[发明专利]一种基于二叉树模型的离散网格点快速重规整化方法

说明书

本发明涉及一种基于二叉树模型的离散网格点快速重规整化方法，包括获取每个网格点相连网格点的数量和编号；去除每个网格点相连网格点中的重复点，并更新相连网格点的数量；对网格点进行分类；确定二叉树模型的根节点；确定二叉树模型的第二层节点，构建根节点的左右子节点；添加二叉树模型的后续层节点，完成二叉树模型构建；基于二叉树模型，重构网格点行、列信息，按照行列顺序输出结构化排序后网格点坐标，实现网格点数据的重规整化。本发明将密集的点问题抽象为二叉树，运行流程清晰；将行、列信息通过结构化存储，算法效率高，实现网格点数据的快速结构化排序；层次清晰及模块化编写，鲁棒性和复用性强。

技术领域

本发明涉及CAE数值模拟中的离散网格生成领域，尤其涉及有限元数值模拟中的网格自动生成领域，具体为一种基于二叉树模型的离散网格点快速重规整化方法。

背景技术

过去数十年，有限元数值模拟技术在众多领域得到广泛应用，已经成为行业探索未来潜力的强有力数值分析工具。但面向复杂形状工业产品的有限元网格生成仍然是充满挑战性的工作，高质量有限元网格生成不仅需要丰富的经验积累，还费时费力。而网格全自动生成可以降低难度、提高生成效率，但在设计优化、可靠性评估等特殊问题中，可能带来不确定性数值离散误差掩盖计算真值的风险。虽然网格变形技术能够避免不确定性数值离散误差的引入，但对一些复杂状况的问题也无法处理，例如曲面打孔引入相贯线的情况。

结构化与非结构化网格生成方法混合使用的思路能够解决上述问题，即可避免引入新的离散误差，还能够实现多种情况下的网格自动生成。混合思路通过将整个仿真的计算域分成形状不变的区域和形状变化的区域，先用非结构方法生成形状不变区域的网格，再提取出非结构化网格区域的边界，使用结构方法生成形状变化区域的网格，最后将两部分网格进行装配，形成整体的有限元分析网格。当计算域的形状发生变化时，仅对结构化网格部分的网格点坐标进行重构更新，维持网格点之间的连接关系不变，并和不变区域的非结构化网格重新组装，生成新的有限元分析网格。

混合网格生成思路也带来一些新的问题，例如结构化网格与非结构化网格在交界面位置网格点数据的匹配与转换。结构化网格采用有序排列的网格点数据，而非结构化网格采用无序排列的网格点。网格点数据在从非结构化排序向结构化排序转换的过程中，网格行列的信息缺失会引起网格点连接关系的错乱，导致转换后的网格点数据不能被结构化网格生成方法使用，造成结构化网格生成失败。因此，需要对无序排列的非结构化离散网格点进行重规整化，恢复网格数据的行列信息，形成结构化网格生成算法能够识别和使用的数据结构。

当前，尚未有针对该特殊问题的相关研究，作者等人此前提出了一种空间离散网格点重归整化方法[CN202011490658.7]，通过递归查找的方式实现界面网格数据点的重排序，但该专利注重技术的方法实现，在实际使用过程中存在查找效率低、流程繁琐等缺点。受二叉树数据结构和界面四边形网格相似性的启发，发明人期望对现有的空间离散网格点重归整化方法做进一步有益的改进。

发明内容

本发明提出一种基于二叉树模型的离散网格点快速重规整化方法，利用离散网格点之间的连接关系，通过构建描述界面网格数据的二叉树模型，重构离散网格点数据的行、列信息，实现网格点数据的快速结构化排序。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于二叉树模型的离散网格点快速重规整化方法，由执行以下步骤实现：

步骤一：获取每个网格点相连网格点的数量和编号；

步骤二：去除每个网格点相连网格点中的重复点，并更新相连网格点的数量；

步骤三：对网格点进行分类；

步骤四：确定二叉树模型的根节点；

步骤五：确定二叉树模型的第二层节点，构建根节点的左右子节点；

步骤六：添加二叉树模型的后续层节点，完成二叉树模型构建；