Удаление самопересечений поверхностной неструктурированной сетки в задаче моделирования обледенения

Аннотация

При численном решении задачи моделирования обледенения ключевым аспектом является адекватное представление поверхности образующегося ледяного нароста. Как правило, форма ледяного нароста описывается с помощью поверхностной неструктурированной сетки, которая эволюционирует во времени в соответствии с внешними условиями обледенения. Поверхностная сетка разделяет расчетную область на внутреннюю часть, представляющую собой область льда, и внешнюю часть. Таким образом, описывающая границу льда поверхностная сетка является двусторонней с определенным направлением роста льда в ее ячейках. При эволюции сетки возникновение самопересечений является критическим дефектом, приводящим к невозможности продолжения расчетов. Возникающие самопересечения должны быть удалены для продолжения вычислений. В работе предлагается метод удаления самопересечений поверхностной неструктурированной сетки, основанный на обходе внешней поверхности сетки и обработке пересечений ее ячеек в процессе обхода. Для ускорения обработки сетки используется BVH-дерево ее ячеек. Для избавления от ошибок точности, связанных с использованием операций над вещественными числами, используются вычисления в рациональных числах, в которых задачи поиска пересечения линейных геометрических примитивов решаются без потери точности. Предложенный метод удаления самопересечений поверхностной неструктурированной сетки реализован для обработки псевдотрехмерных профилей в рамках программного комплекса «Кристалл» моделирования обледенения летательных аппаратов.