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動網格生成技術
動網格技術在流體仿真中很特殊，應用也很廣。生活中能夠碰到形形色色的包含有部件運動的問題，以下是小編幫大家整理的動網格生成技術，歡迎閱讀與收藏。
動網格生成技術
基于動氣動彈性仿真中二維動網格方法的研究，提出了一種三維動網格生成技術，該方法的主要特點是在計算域內利用原有的初始網格進行插值計算來構造新網格。對于流體—結構耦合中每時間步長計算的動網格算法主要考慮網格的穩定性和計算效率。最后，選取了二維、三維中一些有代表性的實例進行了演示，結果表明對于變形量不是很大的情形是令人滿意的。
網格相關擴展
定義
網格生成，是把一個特定的研究區域分割成由許多很小的子區域（元素），以滿足一些特定的要求。在理想的情況下，網格中的每個元素的形狀和分布可以通過一種自動的網格生成算法來確定。
根據網格的連接關系來區分，主要有兩大類結構化網格和非結構化網格。結構化網格生成算法主要有無限插值方法和偏微分方程網格生成方法；非結構化網格生成算法主要有結點連元法、映射法和Delaunay 三角化方法。
背景
在連續的物理系統中，如在飛機周圍的氣流，水壩上水對水壩的集中壓力，集成電路中電子的電場，或是在化學反應中的反應物的濃度等，都是需要應用偏微分方程來模擬的。想要在計算機上模擬這些系統，這些連續的方程需要首先離散化，結果產生一組由有限個離散點組成的空間或平面包括對應的時間序列，在這些點上，我們才可以分別對所要研究的變量，如電壓，密度，和電場等進行計算。離散化的通常方法有有限差分，有限體積和有限元方法，這些方法通過相鄰的點來計算出變量的導數。這些計算需要基于一定的網格來實現，所以網格的概念也就隨之產生。
隨著網格應用的不斷廣泛和深入，人們就自然而然產生了一種動機，要去實現和改進自動化網格生成算法。在起初的時候，應用有限元方法的人們用幾十或是幾百個網格單元來模擬一個很大的簡化了的規則區域，他們己經感到很滿意了。要把一塊區域人工的劃分成一系列有用的網格單元，這樣的預處理工作非常的艱辛。而人們只需要點一下按鈕，就可以通過軟件來輕松的自動生成復雜的網格，這些網格包含了成千上萬的網格單元，而不需要任何繁瑣的預處理工作。
分類
根據網格的連接關系來區分，主要有兩大類結構化網格和非結構化網格。
結構化網格主要是指對每一個網格節點，其對鄰接的其他節點的連接數是一定的或有規則的對一些網格，可能會有一線部分節點與其他節點的連接數是不同的。
非結構化網格是指的每一個網格節電與其他節點的連接關系是不確定的或不規則的。
圖1給出了一個著兩種不同形式的網格的一個簡單例子。在有些情況下，整個網格的一部分可以是結構化的，而另一部分又是非結構化的譬如在河道流域中，邊界上的網格是結構化的而流域內部是非結構化的。
非結構化網格生成
映射法
映射法出現于 20 世紀 70 年代，是最早采用的網格生成方法。從 70 年代開始應用于商品化系統中，比如 FEM GEN。映射法在現有的商品化系統中仍占統治地位，它是根據形體邊界的參數方程，利用適當的映射函數，將待分區域映射到參數空間中形成規則參數域，對規則參數域進行網格剖分，將參數域的網格 （二維是正方形 ，三維是立方體） 反向映射回歐氏空間，從而生成實際的網格。
映射法可分為三大類 ：保角映射法、基于偏微分方程法、代數插值法。
三維網格劃分的許多方法都是先將形體的表面離散化，所以曲面映射是三維映射的基礎。在空間參數曲面網格的生成中，根據曲面邊界的性質有單線性映射、雙線性映射 、三線性映射。
映射法的優點是：計算效率高，網格分布均勻、排列整齊，便于直接生成四邊形、六面體等高精度單元。但是，映射法對于形狀較為復雜的形體適應性差，需要將復雜形體事先分解成若干形狀簡單的子域。子域分解繁瑣費時，人工交互多，難以實現全自動化。
結點連元法
結點連元法形成網格的過程是先布點，后將結點連線生成單元。隨機布點法不能保證布點均勻，且點距檢查計算耗時效率低；直接布點法中，長方形網格直接布點法和等距水平線掃描法雖然方法簡單、算法快速、布點比較均勻，但單一死板，不能避免產生最后剩余的空白地帶；硬幣填充法布點均勻，能較好地避免產生最后剩余的空白地帶。總的來講，結點連元法的優點是：對于復雜形體適應能力強，與其他方法相比能容易實現網格生成的自動化，所以也有人將該方法直接叫做自動化網格劃分方法，此外，該方法生成的單元形狀良好；缺點是計算量大、效率低。
Delaunay三角化方法
這種方法實質上也是結點連元法。Delaunay三角劃分在散亂數據場的可視化 、逆向工程 、地理信息系統 （如地貌的不規則網格建模） 、VRML 產品建模等領域都有十分廣泛的應用，尤其在有限元網格自動生成方面廣為流行。
在平面域的 Delaunay 三角劃分中，理論上已經嚴格證明，只要給定的結點分布中不存在四點及四點以上共圓時，有最優解，即所有三角形單元中最小內角之和可達到最大值。在 Delaunay 三角劃分后，形成許許多多彼此相連的 Voronoi 多邊形，每個只有一個結點，每一個 Voronoi 多邊形的邊實際上就是其內結點與相臨 Voronoi 多 邊形內結點連線的中垂線，所有Voronoi 多邊形的集合叫做 Dirichlet 圖，連接相臨Voronoi 多邊形內的結點便形成三角形網格。
實現Delaunay 三角剖分的方法很多，常用的一種算法是逐個插入結點的遞歸算法。該算法要求生成Delaunay 三角形的外接圓內不允許存在其他結點，若有其他結點，則應局部修改原來的剖分。基本過程為：先構造一個大外接圓，將所有結點都包含進去，然后找出已有三角形中哪些三角形的外接圓內包含新加入的結點，刪除這些三角形內離新結點距離最近的一條邊，將新結點與周圍的老結點連線形成新的三角剖分。
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