Метод построения гексаэдральной сетки Sculpt

Sculpt - это отдельное многопоточное приложение, разработанное для генерации гексаэдральной сетки на сложных геометриях при минимальных действиях со стороны пользователя.

Параметры метода Sculpt делятся на четыре области: Размер, Сетка, Сглаживание и Параллельность.

Метод создания полностью гексаэдральной сетки, используемый Sculpt, часто упоминается в литературе как overlay-mesh или mesh-first методы. Это существенно отличается от алгоритмов, используемых в схемах Протяжка (Sweeping) и Частичное отображение (Sabmap), которые классифицируются как методы, основанные на геометрии. Схемы построения сетки Протяжка и Частичное отображение отталкиваются от геометрии, и в процессе тщательно подбираются логические группировки гексаэдров для соответствия выбранной топологии. Метод Sculpt начинается с построения базовой декартовой сетки, охватывающей геометрию, которая используется в качестве основы для этой сетки. Геометрические объекты «вырезаны» или «вылеплены» из декартовой сетки, а границы сглажены для создания гексаэдральной сетки. Очевидное преимущество метода Sculpt (mesh-first) по сравнению с методами Частичное отображение и Протяжка (geometry-first) заключается в том, что нет необходимости разделять геометрию на части или подходящие для протяжки компоненты, процесс. Этот процесс, как известно, часто может занимать много времени, утомителен и иногда просто невозможен. Для Sculpt можно использовать любую геометрию, независимо от особенностей и сложности.

Основная процедура Sculpt проиллюстрирована на рисунке 1. Начиная с декартовой сетки в качестве базовой сетки, показанной на рисунке 1 (a), накладывается геометрическое изображение. Узлы из базовой сетки, которые находятся вблизи границ, проецируются на геометрию, локально искажая соседние гексаэдральные ячейки (рисунок 1 (б)). Затем на поверхности вставляется вспомогательный слой с гексаэдрами, дублируя узлы интерфейса по обе стороны от границ и заполняя слой гексаэдрами (рисунки 1 (с) и (d)). Закрепляя расположение узлов на границах, далее применяются процедуры сглаживания для улучшения качества сетки соседних гексаэдров (рисунок 1 (e)).

Рисунок 1. Процедура создания гексаэдральной сетки с использованием метода Sculpt

Новые возможности построения сетки при помощи sculpt позволяют вырезать сетку наложения с использованием определения геометрии STL. Это полезно, когда определение блока в исходной сетке не точно совпадает с геометрией STL. Кроме того, новая опция compute_ss_stats будет сообщать статистику площади поверхности результирующих боковых частей в сетке исхода. Это часто полезно для микроструктур, где важно знать площадь поверхности раздела между материалами.

Рисунок 2. Новые возможности создания гексаэдральной сетки с использованием метода Sculpt