[发明专利]一种基于背景网格的动网格方法

摘要

本发明属于针对结构网格、结构/非结构混合网格以及点云的动网格技术领域，具体涉及一种基于背景网格的动网格技术。本发明采用径向基函数法对稀疏的背景网格进行变形，然后将背景网格的变形量插值到原始体网格的网格点上，从而达到提高动网格效率的目的。本发明的背景网格仅用于将变形量回插到原始体网格上，所以并不要求背景网格与原始体网格的边界吻合，以至于可以采用简单的可自动化生成的直角网格作为背景网格，大大地减少了人工干预，且变形后的网格质量仍然较高。

主权项

1.一种基于背景网格的动网格方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、采集体网格点坐标信息V(x,y,z)以及边界网格点坐标信息BC(x,y,z)；步骤2、根据步骤1所采集的体网格点坐标信息，创建一个完全覆盖体网格区域的长方体，并对此长方体进行网格剖分，完成背景网格Vbg(x,y,z)的生成；步骤3、从步骤1所采集的边界网格点坐标信息中采集参与网格变形的网格点BCmv(x,y,z)old，并根据工程实际需求，给出变形后边界网格点的新坐标信息BCmv(x,y,z)new，然后计算边界网格点位置的改变量：ΔBCmv(x,y,z)＝BCmv(x,y,z)new－BCmv(x,y,z)old步骤4、剔除步骤3中采集的BCmv(x,y,z)old中的重复点，并将步骤3中采集的BCmv(x,y,z)new以及ΔBCmv(x,y,z)中与BCmv(x,y,z)old中的重复的网格点的信息剔除；步骤5、根据步骤4中剔除重复点后的BCmv(x,y,z)old以及ΔBCmv(x,y,z)，采用基于贪心算法的径向基函数法计算插值系数，从BCmv(x,y,z)old中获取经过贪心算法精简后的插值基函数支撑点集合U(P1，P2，…，Pn)以及相应的权系数ωi(i＝1，2，…，n)，其中n为集合U中的元素个数；步骤6、根据步骤5所获得的支撑点集合U以及权系数ωi计算步骤2生成的背景网格Vbg(x,y,z)的变形量ΔVbg(x,y,z)，并生成变形后的背景网格；步骤7、根据步骤6获得的ΔVbg(x,y,z)插值出步骤1中体网格V(x,y,z)的变形量ΔV(x,y,z)，本步骤可分为以下几步：步骤7.1、在体网格V(x,y,z)选取任意网格点Pi(x,y,z)，从步骤2的背景网格Vbg(x,y,z)中搜索出包含网格点Pi(x,y,z)的网格单元Ci；网格单元Ci由网格点Pi1,Pi2,Pi3,Pi4,Pi5,Pi6,Pi7,Pi8八个节点连接而成，根据步骤6的ΔVbg(x,y,z)可得网格点Pi1～Pi8的变形量分别为(Δxi1,Δyi1,Δzi1)，(Δxi2,Δyi2,Δzi2)，(Δxi3,Δyi3,Δzi3)，(Δxi4,Δyi4,Δzi4)，(Δxi5,Δyi5,Δzi5)，(Δxi6,Δyi6,Δzi6)，(Δxi7,Δyi7,Δzi7)，(Δxi8,Δyi8,Δzi8)；步骤7.2、根据点Pi的坐标信息，计算Pi在网格单元Ci中的相对位置Qi(ξ,η,ζ)；步骤7.3、根据步骤7.2获得的Qi(ξ,η,ζ)以及步骤7.1中获得的Pi1～Pi8的变形量，采用三线性插值计算出Pi(x,y,z)的变形量ΔPi(x,y,z)＝(Δxi,Δyi,Δzi)；具体的计算公式如下：DX₁＝Δx_i1DX₂＝‑Δx_i1+Δx_i2DX₃＝‑Δx_i1+Δx_i4DX₄＝‑Δx_i1+Δx_i5DX₅＝Δx_i1‑Δx_i2+Δx_i3‑Δx_i4DX₆＝Δx_i1‑Δx_i2‑Δx_i5+Δx_i6DX₇＝Δx_i1‑Δx_i4‑Δx_i5+Δx_i8DX₈＝‑Δx_i1+Δx_i2‑Δx_i3+Δx_i4+Δx_i5‑Δx_i6+Δx_i7‑Δx_i8对DY₁～DY₈，DZ₁～DZ₈，都采用上述方法求得；Δx_i＝DX₁+DX₂·ξ+DX₃·η+DX₄·ζ+DX₅·ξη+DX₆·ξζ+DX₇·ηζ++DX₈·ξηζΔy_i＝DY₁+DY₂·ξ+DY₃·η+DY₄·ζ+DY₅·ξη+DX₆·ξζ+DY₇·ηζ++DY₈·ξηζΔz_i＝DZ₁+DZ₂·ξ+DZ₃·η+DZ₄·ζ+DZ₅·ξη+DZ₆·ξζ+DZ₇·ηζ++DZ₈·ξηζ。