边界元网格自动生成系统开发研究

摘要

边界元的前处理技术是进行边界元核心程序计算，以及后处理实现的前提。而其中的网格剖分是前处理中的关键。对二维结构化和非结构化网格的剖分以及三维表面结构化和非结构化网格的剖分是本论文研究的主要内容。论文运用图形学，几何学，数据结构理论以及VB环境下的OpenGL编程技术对边界元的网格剖分技术进行了详细的研究，主要包括二维复杂区域的结构化和非结构化三角网格剖分的方法和实现过程，三维曲面的结构化和非结构化三角网格剖分的实现，交贯隧道的边界元网格剖分，以及由地形等高线提取数据获得边界元三维地形网格图，和可视化在剖分结果显示中的应用等内容。 论文对结构化网格的生成进行了详细的研究。分别对二维和三维曲面的情况讨论了单元节点编号的方法，数据结构的构成以及节点坐标的求解方法。提出了采用展开的方法对三维实体表面进行布点和剖分的方法，得到了较好的效果。 非结构化网格是网格发展的趋势，它的适用范围比较广泛，单元的布置不受相邻单元个数的限制。本文也详细讨论了平面多连通区域的非结构化网格的生成方法以及实现的详细步骤，对三维曲面的网格剖分提出了映射投影的方法来进行剖分，并且提出了修正由于投影产生的网格变形的方法。 任意断面形状的交贯隧道的网格剖分，一般情况是通过插值求解两条隧道表面的曲面方程组来求得交贯线的方程，本文避免了繁琐的计算提出了采用追踪的方法来生成交贯线上节点的方法，较好的解决了曲面交贯处的网格闭合问题。 由地形等高线提取数据获得边界元三维地形网格，是模拟分析地表边界问题的关键。本文给出了采用等高线内插的方法来求解网格节点坐标的方法。 论文以Visual和OpenGL可视化图形平台为基础，开发了一个应用于二维结构化和非结构化三角网格剖分，三维结构化和非结构化三角网格剖分的边界元网格剖分程序BEMGrid，通过对实例的剖分验证了程序的可行性和实用性，初步实现了边界元网格自动生成系统BEMGrid。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题的提出及研究意义

1.2国内外研究概况、水平和发展趋势

1.3本文的主要研究工作

2结构化网格生成方法

2.1二维结构化网格的生成方法

2.2本文中生成二维结构化网格的方法

2.3三维结构化网格的生成

2.4三维实体结构化网格的剖分实例

2.5结构化网格的优缺点

2.6小结

3二维非结构化网格的生成

3.1非结构网格生成技术发展状况

3.2二维非结构化网格的生成

3.3具体算法流程

3.4剖分实例

3.5小结

4三维非结构化网格的生成

4.1复杂几何体表面的网格剖分

4.2任意断面形状的隧道曲面网格的生成

4.3三维表面网格修正

4.4小结

5基于等高线的地形的三角剖分

5.1引言

5.2 DEM的概念

5.3由Delaunay三角剖分形成DTM的过程

5.4等高线属性的提取

5.5等高线的内插

5.6小结

6网格剖分的可视化及BEM_Grid系统的实现

6.1 OpenGL的基本概念

6.2 OpenGL工作流程

6.3 OpenGL图形操作

6.4 OpenGL的结构

6.5 OpenGL基本功能

6.6 VB环境下的OpenGL编程的介绍

6.7 BEM_Grid系统实例

6.8小结

7总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文及参与的科研项目