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一种用于高阶多尺度网格生成的快速边界积分方法。 (英语) Zbl 1471.65212号

摘要:在这项工作中,我们提出了一种算法,用于从由任意形状曲面的(直线)三角剖分组成的输入构造一个无限可微的光滑曲面。原始曲面可以具有非平凡亏格和多尺度特征,并且我们的算法具有计算复杂度,在输入三角形的数量上是线性的。我们使用一个平滑核来定义一个函数,该函数的水平集定义了感兴趣的曲面。图表随后生成为从原始用户特定三角形到\(\mathbb{R}^3\)的映射。平滑度由内核局部控制,以与输入三角测量的精细度相称。(Phi)的表达式可以转换为边界积分,其计算可以使用快速多极方法加速。我们用计算机辅助设计和网格划分软件获得的多面体和二次骨架曲面证明了该算法的有效性和成本。

MSC公司:

65牛顿50 涉及偏微分方程的边值问题的网格生成、细化和自适应方法
65号38 偏微分方程边值问题的边界元方法
65D17号 计算机辅助设计(曲线和曲面建模)
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参考文献:

[1] J.Ahrens、B.Geveci和C.Law,《Paraview:大型数据可视化的最终用户工具》,载于《可视化手册》,C.D.Hansen和C.R.Johnson主编,学术出版社,纽约,2005年,第717-731页。
[2] J.F.Blinn,代数曲面绘制的推广,ACM Trans。图表。,1(1982年),第235-256页。
[3] J.Bloomenthal和K.Shoemake,卷积曲面,SIGGRAPH计算。图表。,25(1991),第251-256页。
[4] S.Boörm、L.Grasedyck和W.Hackbusch,《分层矩阵应用简介》,《工程分析》。已绑定。元素。,27(2003),第405-422页·Zbl 1035.65042号
[5] J.Bremer、A.Gillman和P.-G.Martinsson,曲面积分方程的高阶加速直接求解器,BIT,55(2015),第367-397页·Zbl 1317.65243号
[6] O.P.Bruno和L.A.Kunyansky,《解决表面散射问题的快速高阶算法:基本实现、测试和应用》,J.Compute。物理。,169(2001),第80-110页·Zbl 1052.76052号
[7] H.Cheng、W.Y.Crutchfield、Z.Gimbutas、L.Greengard、J.F.Ethridge、J.Huang、V.Rokhlin、N.Yarvin和J.Zhao,三维亥姆霍兹方程的宽带快速多极方法,J.Compute。物理。,216(2006),第300-325页·Zbl 1093.65117号
[8] H.Cheng、L.Greengard和V.Rokhlin,三维快速自适应多极算法,J.Compute。物理。,155(1999),第468-498页·Zbl 0937.65126号
[9] R.Coifman、V.Rokhlin和S.Wandzura,波动方程的快速多极方法:行人处方,IEEE天线传播。Mag.,35(1993),第7-12页。
[10] J.A.Cottrell、T.J.R.Hughes和Y.Bazilevs,《等几何分析:走向CAD和FEA的集成》,John Wiley,伦敦,2009年·Zbl 1378.65009号
[11] C.Dapogny、C.Dobrzynski和P.Frey,《三维自适应域重网格、隐式域网格以及自由和移动边界问题的应用》,J.Compute。物理。,262(2914),第358-378页·兹比尔1349.76598
[12] E.Darve和P.Haveí,麦克斯韦方程在所有频率下稳定的快速多极方法,Philos。事务处理。罗伊。Soc.A,362(2004),第603-628页·Zbl 1079.78030号
[13] T.DeRose、M.Kass和T.Truong,角色动画中的细分曲面,《第25届计算机图形和交互技术年会论文集》,美国计算机学会,1998年,第85-94页。
[14] C.L.Epstein和M.O'Neil,《平滑角和散射波》,SIAM J.Sci。计算。,38(2016),第A2665-A2698页·Zbl 1347.65039号
[15] S.Fleishman、D.Cohen-Or和C.T.Silva,具有鲜明特征的稳健移动最小二乘拟合,ACM Trans。图表。,24(2005),第544-552页。
[16] W.Fong和E.Darve,黑盒快速多极子方法,J.Compute。物理。,228(2009),第8712-8725页·Zbl 1177.65009号
[17] K.O.Friedrichs,关于线性椭圆微分方程解的可微性,Comm.Pure Appl。数学。,6(1953年),第299-325页·Zbl 0051.32703号
[18] C.Geuzaine和J.-F.Remacle,Gmsh:具有内置预处理和后处理设施的三维有限元网格生成器,国际。J.数字。方法工程,79(2009),第1309-1331页·Zbl 1176.74181号
[19] A.Greenbaum、L.Greengard和G.B.McFadden,拉普拉斯方程和多连通域中的Dirichlet-Neumann映射,J.Compute。物理。,105(1993),第267-278页·Zbl 0769.65085号
[20] L.Greengard和V.Rokhlin,《粒子模拟的快速算法》,J.Compute。物理。,73(1987),第325-348页·Zbl 0629.65005号
[21] L.Greengard和V.Rokhlin,三维拉普拉斯方程快速多极方法的新版本,Acta Numer。,6(1997年),第229-269页·Zbl 0889.65115号
[22] S.Hao、A.H.Barnett、P.-G.Martinsson和P.Young,平面光滑曲线上具有弱奇异核的积分方程的高阶精确Nystrom离散化,高级计算。数学。,40(2014),第245-272页·Zbl 1300.65093号
[23] J.Helsing和R.Ojala,《椭圆问题的角奇异性:积分方程、分级网格、求积和压缩逆预处理》,J.Compute。物理。,227(2008),第8820-8840页·Zbl 1152.65114号
[24] Y.Hu、Q.Zhou、X.Gao、A.Jacobson、D.Zorin和D.Panozzo,野外四面体啮合,ACM Trans。图表。,37 (2018), 60.
[25] T.J.Hughes、J.A.Cottrell和Y.Bazilevs,等几何分析:CAD、有限元、NURBS、精确几何和网格细化,计算。方法应用。机械。工程,194(2005),第4135-4195页·Zbl 1151.74419号
[26] 国际工程数值方法中心(CIMNE),GiD:个人前后处理器,www.gidhome.com,2017年。
[27] T.Koornwinder,经典正交多项式的双变量类似物,《特殊函数的理论和应用》(高级研讨会论文集,威斯康星大学数学研究中心,麦迪逊),纽约学术出版社,1975年,第435-495页·兹比尔0326.33002
[28] P.-G.Martinsson和V.Rokhlin,二维边界积分方程的快速直接求解器,J.Compute。物理。,205(2005),第1-23页·Zbl 1078.65112号
[29] M.O'Neil,三维曲面上Laplace-Beltrami问题的第二类积分方程,高级计算。数学。,44(2018),第1385-1409页·Zbl 1404.35121号
[30] J.Phillips和J.White,复杂三维结构静电分析的预校正傅里叶变换方法,IEEE Trans。计算-辅助设计。,16(1997年),第1059-1072页。
[31] M.Rachh、A.Kloáckner和M.O'Neil,《通过展开求积分的快速算法I:全局有效展开》,J.Compute。物理。,345(2017),第706-731页·Zbl 1378.65074号
[32] J.Riegel、W.Mayer和Y.van Havre,FreeCAD,诉0.18.1,2019。http://www.freecadweb.org/。
[33] A.Sherstyuk,带卷积曲面的交互式形状设计,《形状建模与应用国际会议论文集》,1999年,第56-65页。
[34] A.Sherstyuk,卷积曲面中的核函数:比较分析,Vis。计算。,15(1999),第171-182页·Zbl 0979.68581号
[35] M.Siegel和A.-K.Tornberg,用展开法计算三维层电位的局部目标特定求积,J.Compute。物理。,364(2018),第365-392页·Zbl 1398.65356号
[36] R.N.Simpson、M.A.Scott、M.Taus、D.C.Thomas和H.Lian,声学等几何边界元分析,计算。方法应用。机械。工程,269(2014),第265-290页·Zbl 1296.65175号
[37] J.Song、C.-C.Lu和W.C.Chew,大型复杂物体电磁散射的多级快速多极算法,IEEE Trans。《天线与传播》,45(1997),第1488-1493页。
[38] J.应变,可变尺度的快速高斯变换,SIAM J.科学。统计师。计算。,12(1991),第1131-1139页·Zbl 0733.65099号
[39] B.Vioreanu和V.Rokhlin,作为数字工具的乘法运算符谱,SIAM J.Sci。计算。,36(2014年),第A267-A288页·Zbl 1292.65028号
[40] M.Wala和A.Kloíckner,三维展开求积的快速算法,电子版,https://arxiv.org/abs/1805.06106, 2018. ·Zbl 1416.65072号
[41] J.Wang和L.Greengard,二维自适应快速高斯变换,SIAM J.Sci。计算。,40(2018年),第A1274-A1300页·Zbl 1398.35099号
[42] L.Ying、G.Biros和D.Zorin,光滑区域椭圆偏微分方程的高阶三维边界积分方程求解器,J.Compute。物理。,219(2006),第247-275页·Zbl 1105.65115号
[43] L.Ying和D.Zorin,基于流形的任意光滑曲面的简单构造,ACM Trans。图表。,23(2004),第271-275页。
[44] D.Zorin、P.Schroóder和W.Sweldens,《任意拓扑网格的插值细分》,载《第23届计算机图形与交互技术年会论文集》,美国计算机学会,1996年,第189-192页。
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