Перейти к статье

 

Автоматический выбор схемы разбиения

Для геометрических объектов в виде поверхностей и объемов Fidesys может автоматически выбрать схему разбиения на конечные элементы. Автоматический выбор базируется на ряде ограничений, некоторые из которых могут контролироваться пользователем. Алгоритмы выбора используют топологические и геометрические характеристики объекта для определения возможностей построения на нем сетки из четырехугольников или гексаэдров. Треугольники и тетраэдры при автоматическом выборе схемы не рассматриваются. Команда инициирования автоматического выбора схемы имеет вид:

{geom_list} scheme auto

При генерации сетки на поверхности на выбор схемы оказывает влияние число интервалов разбиения. Его рекомендуется задавать до обращения к автоматическому выбору схемы. Если пользователь решит позже изменить заданное число интервалов, то может потребоваться обращение к выбору схемы снова. Например, если пользователь задает для квадратной поверхности разбиение на 4 интервала вдоль каждой стороны, то алгоритм выберет построение Регулярной сетки. Однако, если пользователь задает для противоположных сторон разное число интервалов, то будет построена  Неструктурированная сетка, поскольку поверхность и назначенные интервалы не удовлетворяют ограничениям, характерным для  Регулярной сетки. В тех случаях, когда для поверхности или объема заданы размеры интервалов, то при последующем изменении этих размеров выбор схемы остается неизменным. Например, если пользователь задает для квадратной поверхности 10×10 размер интервалов 1.0, то автоматически будет выбрана схема Регулярная сетка. Если пользователь изменяет значение интервала на 2.0, то опять будет выбрана та же схема. Если для поверхности плотность сетки не указана, то размер интервалов автоматически определяется на основе длины самой короткой кривой.

Ниже рассматриваются следующие вопросы:

Выбор схемы по умолчанию

Если пользователь не задал схему разбиения объекта, но запустил процесс генерации сетки, Fidesys обращается к автоматическому выбору схемы. Если автоматический выбор не удается, генерация сетки не выполняется. В этом случае может потребоваться явное задание схемы построения сетки и/или декомпозиция геометрии. Результатом автоматического выбора схемы по умолчанию является разбиение на четырехугольники или гексаэдры. Если желательно использовать треугольники или тетраэдры, то можно ввести команду:

set default element [tet | tri | HEX | QUAD | none]

Назначение элементов по умолчанию в соответствии с параметрами tet или tri приводит к изменению автоматического выбора схемы в пользу вариантной триангуляции (разбиению на треугольники с использованием ряда вариантов) или разбиения на тетраэдры, если пользователем не указаны другие схемы. Первичным настройкам автоматического выбора схемы по умолчанию соответствуют параметры HEX или QUAD.

Ранее по умолчанию использовались Регулярная сетка с интервалом 1 для всех поверхностных и объемных геометрических объектов. Для совместимости с предыдущими версиями Fidesys или, если желателен именно такой выбор, можно задавать параметр none.

Общие замечания об автоматическом выборе схемы

В общем случае автоматический выбор схемы уменьшает количество данных, которые должны быть введены пользователем. Например, если геометрическая модель состоит из ряда объемов, которые изначально пригодны для разбиения на элементы, то после импорта модели для построения сетки требуются всего три команды:

volume all size <value>

volume all scheme auto

mesh volume all

Для модели, представленной на Рис. 1, сетка была построена с помощью именно этих трех команд (часть модели не показана, чтобы продемонстрировать ее относительно сложную внутреннюю структуру).

Рис. 1 - Модель с относительно сложной внутренней структурой и сеткой, построенной с помощью автоматического выбора схемы разбиения

Жесткость схемы

Схема разбиения может быть выбрана на основе трех различных подходов: использование настроек по умолчанию, автоматический выбор и задание пользователем. Используемый подход оказывает влияние на жесткость выбранной схемы применительно к поверхностям и объемам. Жесткость схемы аналогична возможности управления интервалами и может устанавливаться посредством команды:

{geom_list} scheme {default | soft | hard}

Установка жесткости схемы применима только к поверхностным и объемным сеткам. Она может быть полезна при работе пользователя над несколькими различными участками модели. В частности, чтобы обеспечить неизменяемость выбранной схемы там, где изменения нежелательны, может быть установлено значение hard. Или, если пользователь хочет на других участках с ранее установленным указателем hard воспользоваться автоматическим выбором схемы, он может изменить жесткость на soft или default.

Автоматический выбор схемы для поверхности

При автоматическом выборе схемы для поверхности в качестве возможных вариантов рассматриваются  Регулярная сетка, Кусочно-регулярная сетка, Неструктурированная сетка, Разбиение треугольника. При выборе используется метрика угла для определения типа вершин и назначения этого типа каждой вершине на поверхности. Эти типы затем анализируются для выбора между схемами Регулярная сетка и Кусочно-регулярная сетка. Часто бывает, что автоматически выбирается схема Неструктурированная сетка или Разбиение треугольника, в то время, как пользователь предпочел бы построение на поверхности  Регулярной сетки или Кусочно-регулярной сетки. "Негибкость" автоматического выбора можно преодолеть несколькими способами. Во-первых, пользователь может вручную выбрать схему для "нечетко" идентифицируемых поверхностей. Во-вторых, он может вручную установить типы вершин для поверхности. В-третьих, можно увеличить допустимый угол для более четкой идентификации поверхности при выборе схемы с помощью команды:

[set] scheme auto fuzzy [tolerance] {value} (value in degrees)

Диапазон приемлемых значений угла составляет от 0 и 360 градусов. При вводе 360 градусов никакой идентификации не производится и выбирается схема Регулярная сетка или Кусочно-регулярная сетка. Если вводится ноль, то эти схемы будут выбраны только для поверхностей прямоугольной формы, а в остальных случаях будет использоваться схема Неструктурированная сетка.

Автоматический выбор схемы для объема

Автоматический выбор схемы для объема сопровождается автоматическим выбором схем для его поверхностей. До этого должна быть задана плотность сетки.

Автоматический выбор производится между вариантами Регулярная сетка, Кусочно-регулярная сетка и Протяжка. Задание других схем возможно вручную - до или после автоматического выбора.

При выборе схемы для объемной сетки действует ряд ограничений, связанных с особенностями применяемого алгоритма протяжки, который предполагает определенные соотношения между начальными и конечными поверхностями и создает гексаэдрические элементы. Поэтому автоматический выбор схемы разбиения объема может и не получиться: из-за непригодности объема в исходном виде к генерации сетки протяжкой и необходимости предварительной декомпозиции геометрии, некорректного выбора схем разбиения поверхностей (указанные выше варианты генерации объемных сеток требуют определенного разбиения поверхностей) и т.п. причин.