面向數(shù)值模擬的交互式幾何用戶環(huán)境的研究與實現(xiàn).pdf

1、通過合理建模，工程與科學計算領(lǐng)域很多物理現(xiàn)象的模擬都可歸結(jié)為偏微分方程的求解。隨著計算機技術(shù)和計算方法的發(fā)展，復(fù)雜的工程問題可以采用離散化的數(shù)值計算方法，并借助計算機得到滿足工程要求的數(shù)值解。多年來，數(shù)值模擬技術(shù)和應(yīng)用軟件一直被廣泛用于結(jié)構(gòu)力學、流體、熱傳導(dǎo)、電磁場等各個領(lǐng)域。多學科應(yīng)用模擬的賦能環(huán)境(Enabling Environment for MultidisciplinaryApplication Simulations，EE

2、MAS)是一個面向多學科大規(guī)?？茖W計算的數(shù)值模擬集成環(huán)境，用于解決結(jié)構(gòu)力學、流體力學、電磁學、氣動聲學和制造優(yōu)化等各學科的計算模擬問題。該環(huán)境包含了幾何建模、幾何修復(fù)、網(wǎng)格生成、網(wǎng)格分析、數(shù)值求解和可視化等一系列功能模塊。 本文研究和實現(xiàn)了一個基于非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的交互式幾何用戶環(huán)境。它是EEMAS的子環(huán)境，為CAD建模、幾何修復(fù)與驗證、網(wǎng)格生成提供了靈活的圖形交互接口和面向非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的幾何處理功能。 底層的幾何引擎采用了

3、簡化的B-Rep數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。曲線和曲面分別采用三次樣條和雙三次樣條插值得到。在拓撲結(jié)構(gòu)方面，二維模型由點和曲線構(gòu)成，三維模型由點、曲線、環(huán)和曲面構(gòu)成。本文設(shè)計了上述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并實現(xiàn)了相應(yīng)的幾何模型創(chuàng)建和幾何模型編輯及可視化的GUI環(huán)境。 網(wǎng)格生成前，需要對幾何模型進行修復(fù)和驗證，以使其拓撲結(jié)構(gòu)和幾何形狀滿足特定的約束條件和分析需求。本文研究了幾何模型修復(fù)與驗證，詳細分析了拓撲關(guān)系重建和曲面重構(gòu)方法。曲面重構(gòu)中，就重構(gòu)方式而言，分為