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三维Delaunay局部加密网格划分在行波管模拟软件中的应用

作　者: 杜玉龙
导　师: 金晓林
学　校: 电子科技大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 行波管 有限元 Delaunay自适应网格 PLC
分类号: TN124
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 46次
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内容摘要


三维四面体网格在各个学科领域中扮演着越来越重要的角色,如有限元分析、流体力学、电磁场与波、工程力学等。如何划分出更好的网格,已经成为当今业界研究中的关键技术,相比国外已经长达半个多世纪的研究历史,以及惊人的研究成果,国内的相关研究依然还不成熟。基于以上原因,作者开展了关于三维网格划分技术的研究,并应用于实际工作中。本文以计算机几何理论为基础进行三角剖分,介绍了非结构化网格,对用非结构化而不用结构化网格原因进行阐述,再对常用的三角形、四面体等非结构化网格生成算法进行介绍,并比较得出用Delaunay划分算法的原因。还研究了Voronoi图、Delaunay三角化的基本概念及判定准则,以通过半径与最小边之比控制网格质量,用三维分段线性结构(piecewise linear complex简称PLC)作为网格初始数据进行自适应的网格划分。(1)研究了基于边的构网算法,并运用到自下而上的构网算法中,以此消除风筝型四面体对网格质量的困扰。(2)本文着重研究了自下而上网格划分方法在三维空间进行网格划分的原理及步骤,并生成三维Delaunay细密网格、自适应网格、局部加密控制网格。(3)最后对行波管中的电子枪和1/3周期螺旋线高频结构进行了三种网格划分,并得到了满足要求的四面体网格。在上述技术研究的基础上,采用C/C++实现了限定四面体网格的生成,并成功地应用于有限元的工程应用中。应用实践表明,本文采用的自下而上生长网格算法健壮有效,效率高,生成的网格质量高且易于实现。本文创新点:(1)对netgen网格划分模块进行二次开发,形成可以针对电子光学的网格划分模块,并且具有全部C++源代码,初始输入模型数据可以是STL、STEP(STP)文件格式。(2)软件可以解析STL、STEP(STP)文件格式为PLC文件格式,再通过网格划分模块进行网格划分。(3)软件能够得到符合我们所设定的网格质量要求的四面体网格,包括网格的尺寸和网格的最大最小角,以及网格自适应因子的大小。(4)在满足我们要求的同时,模块能够对我们所关心的三维局部区域进行网格加密,并和其他区域进行区域网格自适应。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-13
第一章 绪论  13-17
  1.1 引言  13
  1.2 研究意义及发展现状  13-14
  1.3 国内外进展  14-15
  1.4 论文研究内容及章节安排  15-17
第二章 非结构网格划分  17-26
  2.1 引言  17
  2.2 网格和数值方法  17-18
  2.3 网格属性和网格生成  18-21
  2.4 非结构网格  21-22
  2.5 非结构化网格划分算法  22-25
    2.5.1 Delaunay 网格划分  22-23
    2.5.2 推进波前法  23-24
    2.5.3 叉树法  24-25
    2.5.4 三种网格算法比较  25
  2.6 本章小结  25-26
第三章 Delaunay 网格划分  26-42
  3.1 引言  26
  3.2 基本概念  26-29
    3.2.1 基本术语  26-27
    3.2.2 Voronoi/Dirichlet 图  27-28
    3.2.3 Delaunay 三角化  28-29
  3.3 常用算法步骤  29-30
    3.3.1 逐点插入算法  29-30
    3.3.2 基于边的构网算法  30
  3.4 网格质量控制  30-34
    3.4.1 质量控制的重要性  31-32
    3.4.2 网格质量控制  32-34
  3.5 二维网格向三维延伸  34-37
    3.5.1 网格初始化  34-35
    3.5.2 二维网格初始化实例  35
    3.5.3 自下而上网格划分  35-37
  3.6 曲面网格划分  37-38
  3.7 细密网格实例分析  38-41
    3.7.1 行波管简介  38-40
    3.7.2 自下而上细密网格划分  40-41
  3.8 本章小结  41-42
第四章 自适应网格划分  42-54
  4.1 引言  42
  4.2 网格尺寸自适应变化  42-44
  4.3 自适应网格  44-46
    4.3.1 自适应网格与细密网格比较  44
    4.3.2 电子枪自适应网格形成  44-46
  4.4 精确局部加密网格  46-53
    4.4.1 精确局部加密网格简介  46-47
    4.4.2 精确局部加密网格定义  47
    4.4.3 精确局部加密网格实例  47-48
    4.4.4 1/3 周期螺旋线网格划分  48-50
    4.4.5 电子枪网格数据分析  50-53
  4.5 本章小结  53-54
第五章 总结  54-56
致谢  56-57
参考文献  57-60
攻硕期间取得的研究成果  60-61

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 真空电子技术 > 微波电子管 > 行波管
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