基于SolidWorks的CFD前后处理软件的设计与实现

论文摘要

随着现今计算流体力学(Computational Fluid Dynamics)在汽车、航空航天等工业领域的广泛应用,CFD对前后处理软件的要求越来越来高。世界著名的流体力学分析软件Phoenics在计算流体力学分析中占据主导地位,但是其用户界面十分陈旧,不太友好。因此,作者在三维CAD软件SolidWorks的二次开发平台之上,尝试开发出一个针对Phoenics的CFD前后处理软件。本软件主要分为三个模块:用户界面模块、前处理模块和后处理模块。用户界面模块引用SolidWorks SDK的二次开发接口,开发出适于用户操作的界面。前处理模块主要建立求解对象的几何与物理信息,建立立方体求解域网格、边界条件和初始条件,并通过剖面等操作对研究物体在流动区域内的局部面体进行数据分析和处理。后处理模块运用最好的四边形网格算法得到等值线数据,采用Marching Cubs算法得到等值面数据,通过对结果数据的分析,引用三维图形技术来实现等值线和等值面数据的可视化。本文首先对SolidWorks二次开发技术做了详细探讨,简单介绍了计算流体力学的处理过程及可视化技术,研究和实现了等值线和等值面的相关算法。作者通过在SolidWorks中的CFD前后处理软件的开发实践,展现了SolidWorks二次开发的魅力,完成了一个用户界面友好、功能完备的CFD前后处理软件,改善了Phoenics的可用性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外现状
• 1.2.2 国内现状
• 1.3 论文主要工作
• 1.4 论文的组织
• 2 SOLIDWORKS 二次开发与CFD 可视化
• 2.1 SOLIDWORKS 简介
• 2.2 SOLIDWORKS 二次开发技术
• 2.2.1 SolidWorks 二次开发基本原理
• 2.2.2 SolidWorks 二次开发方法与过程
• 2.2.3 SolidWorks 二次开发接口API 对象
• 2.3 ATL 技术
• 2.3.1 C++模板开发
• 2.3.2 类模板
• 2.3.3 ATL COM 接口技术
• 2.4 CFD 简介
• 2.5 CFD 可视化
• 2.5.1 CFD 的处理过程及特点
• 2.5.2 CFD 可视化技术
• 3 算法介绍
• 3.1 等值线
• 3.1.1 等值线在CFD 中的应用
• 3.1.2 等值线基础理论
• 3.2 四边形网格算法
• 3.2.1 四边形网格直接映射法
• 3.2.2 四边形网格计算
• 3.2.3 四边形网格的数据结构存储
• 3.2.4 四边形网格的遍历
• 3.3 三角网格算法
• 3.3.1 三角网格剖分
• 3.3.2 Delaunay 三角剖分
• 3.3.3 三角网格计算
• 3.4 网格算法优化
• 3.4.1 网格细分
• 3.4.2 插值算法优化
• 3.5 等值面算法
• 3.6 笛卡儿网格
• 3.6.1 网格定义
• 3.6.2 网格生成
• 3.7 MARCHING CUBES 算法分析
• 3.7.1 Marching Cubs 算法
• 3.7.2 Marching Cubs 算法性能分析
• 3.7.3 Marching Cubs 算法改进
• 3.8 等值面新算法
• 3.9 数据结构与存储算法
• 3.9.1 网格存储结构与范围
• 3.9.2 算法数据结构与存储
• 4 软件的设计与实现
• 4.1 总体设计
• 4.1.1 总体架构
• 4.1.2 界面层设计
• 4.1.3 前后处理的设计
• 4.2 界面详细设计与实现
• 4.2.1 SDK
• 4.2.2 菜单
• 4.2.3 ToolBar
• 4.2.4 属性页
• 4.3 前后处理的设计与实现
• 4.3.1 立方求解单元格
• 4.3.2 图形边界网格化
• 4.3.3 剖面
• 4.3.4 属性分析
• 4.3.5 可视化优化
• 4.3.6 等值线与等值面
• 4.4 性能与稳定性分析
• 4.4.1 性能分析
• 4.4.2 稳定性分析
• 5 总结与展望
• 5.1 论文工作总结
• 5.2 进一步工作及展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录