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一种自适应网格细化的卫星干扰源定位方法

火力与指挥控制 2024年第8期49卷 152-158,165页

作者：任洋姚金杰赵昶淳中北大学信息探测与处理山西省重点实验室太原030051

针对目前使用固定网格分辨率的直接定位(DPD)方法对卫星导航干扰源进行定位时,定位精度较低、计算复杂度高的问题,提出一种自适应网格细化的直接定位方法。使用差分匹配滤波器得到TOA的粗估计值,缩小定位区域,得到干扰源位置粗估计,使... 详细信息

针对目前使用固定网格分辨率的直接定位(DPD)方法对卫星导航干扰源进行定位时,定位精度较低、计算复杂度高的问题,提出一种自适应网格细化的直接定位方法。使用差分匹配滤波器得到TOA的粗估计值,缩小定位区域,得到干扰源位置粗估计,使用迭代网格细化,得到高精度的定位结果。仿真实验表明,在低信噪比情况下,定位精度较传统两步定位提高90%;20 m网格分辨率下,较DPD定位方法其计算复杂度降低了24倍。

关键词：卫星导航系统直接定位自适应网格细化干扰源定位网格分辨率

基于浸入边界法和自适应网格细化方法的胸鳍波动仿生鱼自主运动的数值模拟

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粉煤灰综合利用 2022年第2期36卷 90-97页

作者：陈京孔祥宇信志强河海大学力学与材料学院江苏南京211100

以鳐鱼为仿生对象,基于浸入边界法和自适应网格细化方法对胸鳍波动推进仿生鱼的自主运动进行数值模拟,目的是从机理上对这一类水生生物游动的高效性、机动性作出解释,为波动推进仿生鱼的研发改进提供一定的参考。研究结果表明:波长约为... 详细信息

以鳐鱼为仿生对象,基于浸入边界法和自适应网格细化方法对胸鳍波动推进仿生鱼的自主运动进行数值模拟,目的是从机理上对这一类水生生物游动的高效性、机动性作出解释,为波动推进仿生鱼的研发改进提供一定的参考。研究结果表明:波长约为1.1倍体长的仿生鱼模型具有最高的巡游速度且纵向提升能力也最强;无论是增大波动推进仿生鱼的波动幅值还是频率,皆能提高其巡游速度和纵向提升能力;波动频率的改变对仿生鱼流场结构的影响最大,对仿生鱼巡游速度的影响也最为显著。

关键词：波动推进仿生鱼自主运动浸入边界法自适应网格细化

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交错断层四面体自适应网格分级细化研究

工矿自动化 2024年第9期50卷 153-160页

作者：陈应显朱喆马慧茹富颉鹏辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000

目前四面体自适应网格细化技术多集中于简单层状地质体的三维重构与表达分析,对结构复杂、数据不连续的含交错断层等地质体进行自适应网格细化时,易出现过度细化,导致断层区域的网格结构受到影响。为了提高含复杂断层四面体网格模型的精... 详细信息

目前四面体自适应网格细化技术多集中于简单层状地质体的三维重构与表达分析,对结构复杂、数据不连续的含交错断层等地质体进行自适应网格细化时,易出现过度细化,导致断层区域的网格结构受到影响。为了提高含复杂断层四面体网格模型的精度,提出一种适用于交错断层的四面体自适应网格分级细化方法。首先,根据断层影响范围公式,自适应确定断层网格附近的细化范围;其次,构建四面体和四面体边的分级细分公式,确定细化范围内的四面体和四面体边的分级;然后,针对四面体网格细分时出现的多种情况,通过对边的升级处理,将细分的8种类型统一为3种类型;最后,在细化范围内,通过新增加顶点和原顶点重新连接四面体,改变网格的单元尺寸,生成高质量的网格模型。以内蒙古自治区某含交错断层露天煤矿的四面体网格模型为例,使用三维网格质量评估算法及FLAC3D模拟软件分析细化前后的网格模型,结果表明:细化后的网格模型失真值从0.3317降低到0.3061,表明网格的质量得到提升;在相同参数下,未细化模型的最大位移为1.16 m,稳定性系数为1.27,分级细化后模型的最大位移为1.29 m,稳定性系数为1.23;细化后模型的位移云图处于断层处,且能够体现断层分布特征和断层对边坡的影响规律,而未细化模型的位移云图的位置偏离断层中心,断层对边坡的影响效果不明显。

关键词：交错断层自适应网格细化四面体四面体边自适应分级细化网格建模

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基于自适应细化网格的初期血栓形成计算模型

应用科技 2022年第2期49卷 20-26页

作者：边朔马朝青烟台大学计算机与控制工程学院山东烟台264005 高端海洋工程装备智能技术烟台市重点实验室山东烟台264005

随着计算机应用领域的扩大,使用建立血栓形成机制计算模型或计算机软件模拟血栓形成过程逐渐成为血栓研究的热点。本文提出了一个基于笛卡尔自适应细化网格的混合计算模型用于模拟初期血栓的形成。计算模型中利用水平集方法的运动界面... 详细信息

随着计算机应用领域的扩大,使用建立血栓形成机制计算模型或计算机软件模拟血栓形成过程逐渐成为血栓研究的热点。本文提出了一个基于笛卡尔自适应细化网格的混合计算模型用于模拟初期血栓的形成。计算模型中利用水平集方法的运动界面追踪功能对初期血栓的形态和生长过程进行建模,采用网格细化和局部水平集方法实现建模网格的自适应细化,提高水平集方法的计算效率。计算模型被应用于狭窄血管中初期血栓形成的仿真实验,仿真结果显示的血管狭窄对血小板聚集的影响与相关研究的动物实验结果一致;并且,自适应细化网格有效降低了实验过程中因界面形态复杂化增加的网格数量。

关键词：计算模型血栓形成机制局部水平集自适应网格细化界面追踪八叉树计算效率软件仿真

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非结构网格自适应细化的实现与应用

机械工程与自动化 2013年第1期 1-3页

作者：李于锋中国工程物理研究院计算机应用研究所四川绵阳621900

基于非结构网格的有限元法在CAE中有着广泛的应用。网格自适应细化方法利用后验误差估计自动决定局部细化,用较低的计算代价获得较好的计算精度。非结构网格的自适应细化实现相对复杂,同时还要保证网格的质量。基于Z-Z后验误差估计对三... 详细信息

基于非结构网格的有限元法在CAE中有着广泛的应用。网格自适应细化方法利用后验误差估计自动决定局部细化,用较低的计算代价获得较好的计算精度。非结构网格的自适应细化实现相对复杂,同时还要保证网格的质量。基于Z-Z后验误差估计对三角形和四面体网格进行网格自适应细化,给出了具体的实现算法,开发了自适应计算模块,达到了提高计算效率的目的,通过算例表明自适应实现的正确性和可靠性。

关键词：自适应网格细化非结构网格有限元法

基于第二代小波自适应网格的二维声波方程波传模拟

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地球物理学报 2009年第11期52卷 2862-2869页

作者：宓铁良孙兵兵杨慧珠清华大学航天航空学院北京100084

本文利用第二代小波多尺度分解和快速变换的特点,构造自适应计算网格.对初始计算网格上的数值解进行第二代小波变换,得到数值解对应的小波系数空间.小波系数的大小表示相邻网格上数值变化率,小波系数大的区域网格点上的数值解变化梯度大... 详细信息

本文利用第二代小波多尺度分解和快速变换的特点,构造自适应计算网格.对初始计算网格上的数值解进行第二代小波变换,得到数值解对应的小波系数空间.小波系数的大小表示相邻网格上数值变化率,小波系数大的区域网格点上的数值解变化梯度大.当小波系数大于等于预设的阈值时,在小波系数对应的网格点周围插入新的计算网格点,通过阈值可以实现网格的细化,得到多尺度下层层嵌套的细化自适应网格;由有限差分法得到相应网格点的空间导数.比较数值算例得到的波场快照和计算时间,验证了该方法的有效性.

关键词：第二代小波小波阈值自适应网格细化波动方程

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加筋路径驱动的板壳自适应等几何屈曲分析

力学学报 2023年第5期55卷 1151-1164页

作者：金灵智王禹郝鹏张越一王博大连理工大学工程力学系辽宁大连116024 工业装备结构分析优化与CAE软件国家重点实验室辽宁大连116024 辽宁省工业装备数字孪生重点实验室辽宁大连116024

加筋薄壁结构常被用于航空航天结构的轻量化设计.随着结构尺寸和几何特征的增加,需要更加精细的网格来满足分析精度的要求.传统的等几何方法采用NURBS张量积形式的拓扑结构,使得在分析过程中难以实现局部细化,而全局细化则会增加不必要... 详细信息

加筋薄壁结构常被用于航空航天结构的轻量化设计.随着结构尺寸和几何特征的增加,需要更加精细的网格来满足分析精度的要求.传统的等几何方法采用NURBS张量积形式的拓扑结构,使得在分析过程中难以实现局部细化,而全局细化则会增加不必要的自由度.为了提升加筋板壳结构的数值分析精度和效率,提出一种基于RPHT (rational polynomial splines over hierarchical T-meshes)样条的加筋板壳自适应等几何屈曲分析方法.样条网格可以沿着加筋路径进行自适应的局部细化,有效提升低自由度下加筋板壳结构等几何屈曲分析的精度.首先,蒙皮和筋条分别采用RPHT样条曲面和NURBS样条曲线进行建模,几何建模与数值仿真采用统一的几何语言,实现建模与分析的一体化.其次,采用几何投影算法和样条插值算法实现筋条与蒙皮之间的高效高精度强耦合,并建立基于加筋路径驱动自适应网格细化方法.最后,曲线加筋板和网格加筋壳两个算例验证本方法的高效性和鲁棒性,通过与基于NURBS的等几何分析进行对比,本方法能够明显降低分析模型的总自由度.

关键词：等几何分析 PHT样条自适应网格细化加筋板壳屈曲分析

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基于局部水平集的初期血栓形成机制研究

基于局部水平集的初期血栓形成机制研究

作者：边朔烟台大学

学位级别：硕士

血栓形成是血管在一定的物理和化学刺激下发生的一种病理过程。血栓若将血管管腔完全阻塞,就会引起局部器官的缺血和萎缩,血管一旦被完全堵塞,则会导致局部器官的缺血性坏死。常见的病症有脑动脉血栓引起脑梗死、心冠状动脉血栓引起心... 详细信息

血栓形成是血管在一定的物理和化学刺激下发生的一种病理过程。血栓若将血管管腔完全阻塞,就会引起局部器官的缺血和萎缩,血管一旦被完全堵塞,则会导致局部器官的缺血性坏死。常见的病症有脑动脉血栓引起脑梗死、心冠状动脉血栓引起心肌梗死等。及时掌握血栓的发展状态和规律,从而尽早进行预防和治疗,可有效降低致残率和死亡率。因此,血栓形成机制的研究在医学领域十分必要。随着计算机技术的发展以及应用领域的扩大,使用计算模型建立血栓形成机制、利用计算机软件仿真模拟血栓形成过程逐渐成为血栓研究的热点。由于血栓几何表面结构较复杂,且界面追踪的过程具有较高的动态性和复杂性,如何使用血栓形成仿真模型快速准确地对血栓界面进行追踪成为本文研究的第一个目标。模拟血栓生成过程的同时也不能忽略患者的个体差异问题,每名患者的血管情况各不相同,真实的血管环境在血栓形成机制仿真实验中是有必要的,如何对真实血管进行重建并模拟血栓生成情况成为本文研究的第二个目标。针对如何有效准确地描述血管和血栓的几何形态,并且在真实血管中进行仿真实验,本文的主要研究内容如下:1.本文提出基于局部水平集的初期血栓计算模型,引入血管性血友病因子（von Willebrand Factor,v WF）模型确保更精确地计算血栓生长过程。结合窄带法和局部细化,对血栓界面复杂度较高的区域进行自适应网格细化。最后,将所有数据存储至八叉树当中,在保证模拟血栓生长准确性的同时有效降低存储空间。2.将2D医学血管图像进行个体化血管模型3D重建。血管3D重建包括图像处理、路径规划等六大建模流程。通过血管坐标位置获得重点部位的血管结构,然后对三角网格进行体素转换,计算血流方向、水平集值等信息,最后实现在真实血管中对血栓形成过程的仿真。综上所述,基于局部水平集的初期血栓形成机制研究有较好的理论价值和实际意义。使用计算机进行仿真具有低成本和操作简单的优势,在生物医学、智慧医疗领域有着较为广泛的潜在应用前景。

关键词：血栓形成机制水平集方法自适应网格细化虚拟仿真

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虚拟手术中胃内壁的三维仿真方法研究

虚拟手术中胃内壁的三维仿真方法研究

作者：王舒珍福州大学

学位级别：硕士

随着虚拟现实技术在医学领域的发展,虚拟手术系统逐渐成为学者们的研究热点。虚拟手术主要针对人体软组织器官进行手术模拟,软组织模型作为虚拟手术系统的操作对象,模型的性能决定了用户操作的沉浸感与真实感。因此建立一个有效的软组... 详细信息

随着虚拟现实技术在医学领域的发展,虚拟手术系统逐渐成为学者们的研究热点。虚拟手术主要针对人体软组织器官进行手术模拟,软组织模型作为虚拟手术系统的操作对象,模型的性能决定了用户操作的沉浸感与真实感。因此建立一个有效的软组织物理形变模型至关重要。胃器官作为人体主要的内脏器官,是临床中最容易出现病变的器官之一,且病变多出现在胃内壁上。针对胃部手术建立一个胃内壁虚拟手术三维仿真系统,可以让医生进行反复练习,在一定程度上可以提高手术的成功率。在仿真中,实时性与真实感一直是很难平衡的矛盾,本文采用质点-弹簧模型并提出一种形变自适应网格细化方法,对胃内壁的三维仿真方法展开研究。论文的主要研究内容包括:(1)建立胃内壁的几何模型和生物力学模型。对利用VHP数据集重建出的胃模型进行处理得到胃内壁几何模型,并用ASE文件格式进行存储。对胃内壁复杂的生物力学特性进行分析,用弹性力学理论对其进行抽象处理,并在分析粘弹性模型的基础上建立胃内壁生物力学模型。(2)建立胃内壁物理形变模型。针对胃内壁的生物力学特性,采用基于粘弹性的质点-弹簧建立物理模型。为了提高形变的稳定性,提出一种改进的三角形质点-弹簧拓扑结构。然后构建胃内壁的动力学微分方程,并采用改进的欧拉积分Verlet积分进行计算;最后通过鼠标控制手术器械对胃内壁进行操作,并用AABB碰撞检测算法和受力点寻址获得胃内壁的受力点,实现手术器械操作下胃内壁的形变仿真。(3)胃内壁形变自适应网格细化。为了同时兼顾胃内壁仿真的真实感和实时性问题,同时考虑到仿真中胃内壁在手术区域形变大精度要求高,非手术区域形变小精度要求比较低的特点,提出一种基于柔软度的自适应网格细化算法。首先根据胃内壁受力形变区域确定网格细化的范围,再引入网格柔软度作为细化准则,确定细化阈值;为了使细化与未细化的网格之间和细化程度不同的网格之间无缝过渡,制定了裂缝消除的规则;最后在胃内壁形变区域实现网格细化,提高仿真的真实感,而在非手术区域保留低网格模型,保证了计算效率。最后开发一个基于OpenGL的胃内壁三维仿真系统,将本文各算法集成到系统中,并进行实验验证本文算法的可行性。实验表明,采用本文所述算法能够在保证系统实时性的同时提高仿真的真实感,对虚拟胃内壁手术研究具有重要的指导意义。

关键词：虚拟手术胃内壁仿真质点-弹簧形变自适应网格细化