基于變層厚法的復雜區(qū)域物理場可視化若干關鍵技術研究與應用.pdf

1、可視化是處理大量數(shù)據(jù)和信息的有效方法，它具有直觀、易于理解和交流的特性，給科學研究工作與項目決策等都帶來了很大的便利。本文針對復雜區(qū)域物理場可視化目前存在的問題，研究了基于自適應變層厚笛卡爾切割單元法的復雜區(qū)域物理場數(shù)值模擬與可視化技術。提出了一種面向復雜三維形體的非結構化六面體笛卡爾生成方法，研究了基于非結構化笛卡爾網(wǎng)格的復雜區(qū)域物理場數(shù)值模擬及可視化方法。開發(fā)了基于自適應變層厚笛卡爾切割單元法的可視化系統(tǒng)，實現(xiàn)了復雜區(qū)域物理場的可視

2、化。 論文的主要工作包括： 第一章討論了物理場可視化的主要任務與發(fā)展歷程，總結了物理場可視化的研究及應用現(xiàn)狀，分析了目前在復雜區(qū)域物理場可視化方面存在的問題，論述了基于自適應笛卡爾切割單元法的復雜區(qū)域物理場可視化研究的意義。最后闡述了本文的研究背景、意義和主要研究內(nèi)容。 第二章分析了STL文件的特點與常見錯誤，提出了基于松弛AVL樹的冗余頂點歸并方法，完成了STL文件拓撲關系的快速重構。采用了環(huán)分裂空洞修補算法等

3、STL文件常見錯誤的修復方法，實現(xiàn)了基于拓撲關系的STL文件錯誤修復。 第三章提出了基于自適應變層厚笛卡爾切割單元法（本文中簡稱為變層厚法）的復雜區(qū)域非結構化各向異性笛卡爾網(wǎng)格生成方法。研究了自適應層厚控制算法及基于輪廓線集拓撲關系樹的切割面上實體區(qū)域判斷，采用基于凸包的背景網(wǎng)格頂點與封閉輪廓線關系判斷方法改進了現(xiàn)有笛卡爾切割單元法。采用了面向不同情況的各向異性加密算法，實現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)、高效的網(wǎng)格劃分，為復雜區(qū)域物理場可視化奠定了基

4、礎。 第四章采用了基于各向異性笛卡爾網(wǎng)格的變空間步長顯式差分格式與隱式差分格式，實現(xiàn)了基于各向異性非結構化笛卡爾網(wǎng)格的壓鑄件凝固過程三維非穩(wěn)態(tài)溫度場有限差分計算。構建了區(qū)域大氣環(huán)評與復雜河道水環(huán)境評價計算模型，實現(xiàn)了基于各向異性非結構化笛卡爾網(wǎng)格的區(qū)域環(huán)評預測計算。 第五章在對電表機架壓鑄件的鑄造缺陷進行大量統(tǒng)計分析的基礎上，提出了新的鑄造缺陷預測方法。研究了縮孔縮松及氣孔等孔洞缺陷以及鑄造熱應力、熱裂等缺陷發(fā)生的判據(jù)及

5、預測方法，并結合神經(jīng)網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)了基于神經(jīng)網(wǎng)絡的復雜壓鑄件鑄造缺陷預測。 第六章針對可視化顯示中等值線區(qū)域填充問題，提出了一種基于笛卡爾網(wǎng)格節(jié)點的柵格數(shù)據(jù)等值線區(qū)域填充方法。提出了將邊界線封閉等值線（BCL）拓撲關系判斷算法與基于Voronoi圖的自然封閉等值線（NCL）拓撲關系判斷算法相結合的方法，對值線集進行拓撲關系判斷，并進而生成拓撲關系線索化二叉樹，實現(xiàn)了基于矢量數(shù)據(jù)結構的等值線快速拓撲填充。并采用了顏色漸變的色調(diào)順時