隨著計算機硬件制造、軟件技術(shù)和數(shù)值模擬方法的快速發(fā)展,計算機輔助設計(CAD Computer-Aided Design)技術(shù)已經(jīng)成為一種應用于工業(yè)設計和制造的高效的生產(chǎn)手段,可以有效地提高生產(chǎn)效率、降低制造成本和極大地壓縮設計時間。其中有限元方法因具有良好的邊界逼近和系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)處理過程,被廣泛應用于各種工業(yè)設計CAD軟件中。而有限元方法前處理部分的核心是有限元網(wǎng)格劃分,網(wǎng)格劃分結(jié)果的質(zhì)量直接決定了有限元仿真計算結(jié)果的準確性。本文基于微波管中電子光學系統(tǒng)有限元數(shù)值求解對網(wǎng)格劃分的迫切需求,對有限元網(wǎng)格劃分技術(shù)進行了研究,力圖獲得一種可用的、準確的網(wǎng)格劃分結(jié)果。為此,本文在前人研究的基礎上,研究了開源網(wǎng)格劃分軟件Netgen的建模和網(wǎng)格劃分部分的理論和實現(xiàn)方法,在Microsoft Visual Studio 2010開發(fā)平臺下使用C++對Netgen進行了二次開發(fā),得到了可以應用到實際工程計算的電子光學系統(tǒng)有限元網(wǎng)格劃分數(shù)據(jù),并編制了二維及三維的靜電場有限元軟件對該網(wǎng)格劃分結(jié)果進行了有限元的數(shù)值求解,驗證了網(wǎng)格劃分的準確性。本文所做的工作主要包括以下幾個方面:1、為了解決網(wǎng)格劃分前的建模問題,研究了基于體構(gòu)造的CSG(constructive solid geometry)方法的基本理論和建模方法。成功實現(xiàn)了基于CSG方法的腳本語言建模,實現(xiàn)了模型的媒質(zhì)屬性、邊界條件的施加,同時構(gòu)建了外部導入STL格式的模型數(shù)據(jù)和網(wǎng)格劃分程序之間的數(shù)據(jù)接口。實現(xiàn)了通過建模腳本語言修改網(wǎng)格參數(shù)的功能,保證了軟件可用于對電子光學系統(tǒng)中電子槍和收集極進行有效建模。2、深入研究了Netgen網(wǎng)格劃分理論,給出了網(wǎng)格劃分算法的步驟,并研究了網(wǎng)格劃分的關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)。實現(xiàn)了網(wǎng)格的全局加密、局部加密、指定媒質(zhì)區(qū)域的加密。構(gòu)建了網(wǎng)格數(shù)據(jù)的導出接口,把數(shù)據(jù)以適應有限元分析的形式進行了導出,保證了網(wǎng)格劃分的結(jié)果可用于電子光學系統(tǒng)的有限元數(shù)值求解。3、采用腳本語言對微波管電子槍結(jié)構(gòu)和收集極結(jié)構(gòu)進行了建模,采用Netgen進行了網(wǎng)格劃分,并用編制的靜電場有限元數(shù)值求解代碼求解了電位及電場強度分布,結(jié)果表明對Netgen的二次開發(fā)得到的網(wǎng)格數(shù)據(jù)結(jié)果可用于后期的微波管電子光學系統(tǒng)的數(shù)值求解。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TP391.72;TB115;TP311.52
【部分圖文】：

圖 1-1 電子槍圖 1-2 收集級構(gòu)的有限元分析不同的是，微波管電子光學系料眾多，因此建立微波管電子光學系統(tǒng)的有限量，而且因為其幾何結(jié)構(gòu)的復雜性造成網(wǎng)格劃波管電子光學系統(tǒng)的有限元前處理（建模及網(wǎng)題。

圖 1-2 收集級單結(jié)構(gòu)的有限元分析不同的是，微波管電子光學系統(tǒng)結(jié)，材料眾多，因此建立微波管電子光學系統(tǒng)的有限元計工作量，而且因為其幾何結(jié)構(gòu)的復雜性造成網(wǎng)格劃分的的微波管電子光學系統(tǒng)的有限元前處理（建模及網(wǎng)格劃究課題。題研究目的和意義處理的關(guān)鍵是網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分也相對限制了建模的劃分軟件均只能對某些格式的模型進行網(wǎng)格劃分。國外豐富的經(jīng)驗，國內(nèi)雖然有學者在做，但是相對可用的軟解方法的團隊由于沒有合適的網(wǎng)格劃分軟件，而只能對，無法求解實際的復雜模型，這嚴重限制了我國數(shù)值求電子光學系統(tǒng)本身很復雜，例如模型結(jié)構(gòu)復雜，媒質(zhì)眾

網(wǎng)格劃分整體流程圖
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本文編號：2885376