自由曲面网格划分理论及实现

摘要

至今,相对发展成熟和主流的网格划分方法有如下几种:波前法(Advancing Front Technique,简称ADT),映射法(Mapping Method),以及Delaunay三角化法、铺砌法、栅格法、四叉树法、基于偏微分方程求解法等.目前,有少量工程得以实施,但大多采用了人工划分网格的手段.据此,国内外学者作了进一步的研究,如舒赣平等提出以网格大小基本一致为目标,基于映射原理并结合Delaunay法的网格划分方法;高博青等提出引导线波前法、自定义单元法,但边界复杂的曲面难以适用;罗尧治等对非连续点云数据,通过提取等参线、Valero用高斯映射,实现曲面的网格划分.本文在系统总结相关理论的基础上,提出了基于映射法的网格划分调整技术,基于曲面展开的引导线波前法,并将现有的网格划分理论进行整合,开发了专用软件ZD-mesher,为相关设计人员提供技术支撑.自由曲面网格结构设计专用软件ZD-Me sher软件，针对该类结构设计的需求，进行设计和开发。软件基于windows平台，图形界面基于知名开源CAD库开发，稳定性好，且不需要依赖其它CAD软件。软件集成了映射法、波前推进法、Delaunay三角化方法等常用的网格划分方法，并提供了常用的设计辅助功能，如曲线合并、分割、调整等。软件自动化程度高，且可进行人为干预。在保证体现建筑师设计意图的同时，实现自由曲面网格设计，具有良好的用户需求功能。