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工学院刘剑飞课题组提出网格粗化新方法

2017-05-29  1773

近日,计算力学顶级刊物《International Journal For Numerical Methods In Engineering》在线刊登了工学院刘剑飞课题组的论文:A new method for coarsening tetrahedral meshes.

网格粗化是对一个初始网格删除部分结点,得到一个结点分布更稀疏,单元尺寸更大的网格。网格粗化在计算机图形学及有限元分析中有着广泛的应用。

通常的删除点的基本操作是边折叠。但是,在三维四面体网格中用边折叠方式去点会带来两个问题。其一是去点处网格质量会迅速变差;其二是,边折叠去点需要一些辅助操作,这些辅助操作会改变其余结点的位置。这样的粗化网格最终会影响数值模拟的精度和收敛速度。
刘剑飞课题组提出了一种新的方法,用小多面体重连的方式实现结点的删除操作。在逐步粗化的过程中,网格一直保持着高质量,结点的位置也始终保持不变。因而克服了边折叠方式的缺点。

如图一示例,一个八通零件的网格,分别用边折叠方法和新的方法做粗化操作。新方法的结果要好很多,这一点从视觉效果上也能分辨出来。


图一:两种方法粗化效果的对比

新的方法还用到了另外三个技术:球填充法分布结点,Kd树排序,用特征三角形判点在多面体内外。这些技术均由刘剑飞本人在此前的工作中率先提出。目前,已有数十个国内外的研究小组应用了这些技术及相关源代码。

论文的另外两位作者是:工学院博士毕业生尚菲菲(现就职于广州中国科学院工业技术研究院),工学院硕士毕业生宋婷(目前在Duke大学攻读博士学位)。