×

界面重建库中的通用、健壮和高效多面体相交。 (英语) Zbl 07524784号

摘要:在许多领域,包括计算机图形学、计算机辅助设计和计算物理中使用的许多方法,都需要将多面体与半空间或另一个多面体相交。通常,所涉及的多面体是复杂的非凸对象,它们的相交构成了巨大的计算成本。为了解决这个问题,我们提出了一种基于半边数据结构的通用、几何健壮且高效的多面体相交算法,并在开源接口重建库中实现。然后,我们将此算法用于一种基于图形的新方法,以在计算网格上分布多面体的体积。为了证明其性能,在随机生成的配置上测试了这两种方法。与开放源代码包VOFTools和R3D相比,多面体相交算法在测试的凸多面体和非凸多面体范围内显示出优越的速度。体积分布方法也被证明是离散保守的,即使对于包含退化面的网格也是如此。

MSC公司:

7.6亿 流体力学基本方法
6500万 偏微分方程、初值和含时初边值问题的数值方法
65Dxx日 数值近似和计算几何(主要是算法)
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Donea,J。;A.韦尔塔。;彭霍特,J.P。;Rodriǵuez-Ferran,A.,《计算力学百科全书》(2017),威利
[2] 卢布埃,R。;Maire,P.H。;沙什科夫,M。;布雷尔,J。;Galera,S.,ReALE:基于重联的任意-Lagrangian-Eulerian方法,J.Compute。物理。,229, 12, 4724-4761 (2010) ·Zbl 1305.76067号
[3] 波·W。;Shashkov,M.,基于自适应重联的任意拉格朗日-欧拉方法,J.Compute。物理。,299, 902-939 (2015) ·Zbl 1352.65602号
[4] 伯顿,D.E。;摩根,N.R。;Charest,M.R。;Kenamond,医学硕士。;Fung,J.,《扩展ALE方案水动力场的相容、节能、保界重映射》,J.Compute。物理。,355, 492-533 (2018) ·Zbl 1380.76051号
[5] 阿隆索,J.J。;哈恩,S。;火腿,F。;Herrmann,M。;艾卡里诺,G。;Kalitzin,G。;LeGresley,P。;马特森,K。;Medic,G。;梅因,P。;Pitsch,H。;施吕特,J。;斯瓦德,M。;Van Der Weide,E。;你,D。;Wu,X.,CHIMPS:用于多物理模拟的高性能可扩展模块,(技术论文集-AIAA/ASME/SAE/ASEE第42届联合推进会议,第11卷(2006年7月)),9091-9118
[6] 比斯,S。;Piacentini,A。;Déclat,D.,PALM:一个用于组装高性能计算应用程序的计算框架,Concurr。计算。,实际。专家。,18, 2, 231-245 (2006)
[7] Rider,W.J。;Kothe,D.B.,重建体积跟踪,J.Compute。物理。,141, 2, 112-152 (1998) ·Zbl 0933.76069号
[8] 埃尔南德斯,J。;López,J。;Gómez,P。;Zanzi,C。;Faura,F.,《新的三维流体体积法——第一部分:具有面匹配通量多面体的多维平流法》,国际期刊Numer。《液体方法》,58,8,897-921(2008)·Zbl 1151.76552号
[9] Le Chenadec,V。;Pitsch,H.,《高密度比两相流的保单调保守锐界面流动求解器》,J.Compute。物理。,249, 185-203 (2013) ·Zbl 1426.76548号
[10] Owkes,M。;Desjardins,O.,保守、三维、非分裂、几何输运的计算框架,应用于流体体积(VOF)方法,J.Compute。物理。,270, 587-612 (2014) ·Zbl 1349.76636号
[11] 常春藤,C.B。;Moin,P.,《非结构网格上保守和有界流体平流体积》,J.Compute。物理。,350, 387-419 (2017) ·Zbl 1380.76149号
[12] Marić,T。;Marschall,H。;Bothe,D.,《一种增强的非分裂面波通量基VoF方法》,J.Compute。物理。,371, 967-993 (2018) ·Zbl 1415.76501号
[13] Youngs,D.,具有大流体畸变的时间依赖性多材料流动,(流体动力学数值方法(1982)),273-285·Zbl 0537.76071号
[14] Dyadechko,V。;Shashkov,M.,流体界面力矩重建(2005),LA-UR-05-7571
[15] Pilliod,J.E。;Puckett,E.G.,跟踪材料界面的二阶精确流体体积算法,J.Compute。物理。,199, 2, 465-502 (2004) ·Zbl 1126.76347号
[16] Desjardins,O.(2021),NGA2
[17] (2019年),特鲁查斯洛斯阿拉莫斯国家实验室
[18] Natarajan,M。;Chiodi,R。;库恩,M。;Desjardins,O.,使用块结构的全马赫多相流求解器,(AMR,第30届液体雾化和喷雾系统年会。AMR,第30届液体雾化和喷雾系统年会,亚利桑那州坦佩(2019))
[19] Natarajan,M。;库恩,M。;Chiodi,R。;Desjardins,O.,用自适应网格细化模拟可压缩液体雾化,(SIAM计算科学与工程会议,虚拟(2021))
[20] López,J。;埃尔南德斯,J。;Gómez,P。;Faura,F.,VOF方法中体积截断、初始化和守恒实施的非凸分析和几何工具,J.Compute。物理。,392, 666-693 (2019) ·Zbl 1452.65042号
[21] López,J。;埃尔南德斯,J。;Gómez,P。;Zanzi,C。;Zamora,R.,VOFTools 5:流体体积法计算工具非凸几何的扩展,计算。物理。社区。,252 (2020) ·Zbl 07685729号
[22] 鲍威尔,D。;Abel,T.,应用于物理保守体素化的精确通用重网格方案,J.Compute。物理。,297, 340-356 (2015) ·Zbl 1349.65084号
[23] Powell,D.,R3D:三维和二维快速稳健几何操作软件(2015),LA-UR-15-26964
[24] 德伯格,M。;Cheong,O。;van Kreveld,M。;Overmars,M.,《计算几何》(2008),柏林-海德堡施普林格出版社·Zbl 1140.68069号
[25] Ghali,S.,《几何计算导论》(2008),Springer-Verlag:Springer-Verlag London·Zbl 1154.68104号
[26] CGAL 5.1半边数据结构
[27] Kettner,L.,《使用通用编程设计多面体曲面的数据结构》,计算。地理。,13, 65-90 (1999) ·Zbl 0935.68122号
[28] 斯蒂芬森,M。;Christiansen,H.,三维有限元模型的多面体裁剪和封顶算法及显示系统,ACM SIGGRAPH Compute。图表。,9, 1-16 (1975)
[29] 萨瑟兰,I。;霍奇曼,G.,《重入多边形裁剪》,Commun。ACM,17(1974)·Zbl 0271.68065号
[30] Sommerville,D.,《N维几何导论》(1958),多佛出版社·Zbl 0086.35804号
[31] Koehl,P.,从曲面网格快速递归计算三维几何矩,IEEE Trans。模式分析。机器。智力。,34, 11, 2158-2163 (2012)
[32] Sugihara,K.,相交凸多面体的稳健一致算法,计算。图表。论坛,13,3,45-54(1994)
[33] 松本,M。;Nishimura,T.,Mersenne龙卷风:623维均匀分布伪随机数生成器,ACM Trans。模型。计算。模拟。,8, 1, 3-30 (1998) ·Zbl 0917.65005号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。