本发明属于爆炸成形弹丸飞行特性分析，具体是一种几何不规则弹丸表面网格一体化重构方法。
背景技术：
1、爆炸成形弹丸是通过金属药型罩的塑性变形而形成的依靠炸药化学能转变而得来的动能侵彻目标的高速弹丸，其爆炸成形的成型方式决定了高速弹丸几何外形表面通常存在大量不规则的几何特征。在几何不规则弹丸成型的有限元仿真过程中获得了以三角形面网格文件为主的stl文件格式，但是由于其在成型过程中的特殊性，导致在成型过程中以三角形面网格为主的表面网格经历了大范围的扭曲变形进而严重影响网格质量，无法直接基于此对其进行cfd计算获得其飞行特性。为了满足对成型后的几何不规则弹丸进行流体力学仿真的需求，进一步对表面网格进行重构获得高质量的表面网格至关重要。
2、传统的网格重构方法直接对现有的网格进行修改、改进或重新构建，而经过有限元仿真后的几何不规则弹丸的表面网格质量较差，普遍存在网格自相交、网格尖锐边以及局部曲率过大的问题，在此基础上直接进行网格重构的效果不够理想，无法获得高质量的表面网格。因此通过逆向建模的方式获得几何不规则弹丸实体模型，对实体模型上的几何拓扑问题进行必要的修复和调整，然后对修复后的实体模型再度进行网格划分是获得高质量表面网格的理想途径。而目前已知的逆向建模方法并没有很好的适配复杂构型的几何不规则弹丸，且国内外没有理想的逆向建模方法能够较好满足高速弹丸表面网格高质量重构的需要。
技术实现思路
1、本发明的目的在于避免现有技术的不足提供一种几何不规则弹丸表面网格一体化重构方法，其通过该方法从低质量三角形面网格文件为主的stl文件格式到cfd计算所需表面网格的高质量转换，实现了几何不规则弹丸表面网格的高质量网格重构。
2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为一种几何不规则弹丸表面网格一体化重构方法，包括以下步骤：
3、第一步：数据采集，
4、通过python中的vtk(visualization toolkit)库根据文件格式的对应规则，读取对几何不规则弹丸有限元仿真后获得的stl文件中包含三角形网格法向量及其三个顶点坐标数据的几何信息并解析，进一步采用滤波方法对数据集中的噪声点进行消除，最终实现stl文件模型的读取、处理和可视化；
5、第二步：检测弹丸模型是否为封闭几何体，
6、在导入stl格式的几何不规则弹丸三角形面片网格后，首先检测导入的几何不规则弹丸模型是否为封闭几何体，若是，进行下一步，若不是，则先对模型进行封闭处理，再进行下一步；
7、第三步：流形处理，
8、通过设置包括收缩缠绕尺寸、限制网格之间间距的最大及次级尺寸、曲率角以及保留特征平滑度的角度阈值在内的不同参数，对第二步中的几何不规则弹丸封闭几何体采用收缩几何的方式进行处理，对其表面交叉、非歧管/过连接、空隙、尖锐角的几何问题进行初步消除；
9、进一步地，通过设置向外加厚尺寸参数的方式减小收缩几何处理过程中何不规则弹丸的尺寸变化，最终实现模型的流形处理；
10、第四步：重新捕捉网络边界并进行网络细分，
11、通过设置包含目标边长、角度阈值、最小长度在内的限制参数重新捕捉网格边界，对模型重新进行表面网格划分，在此基础上进行网格细分以便能捕捉模型的细节特征，同时读取网格重新划分后的表面网格总数量；
12、第五步：修复并优化表面网络及网格重新划分，
13、通过样条曲面插值以及扩散法的方法在网格重新划分后的表面网格中孔洞周围网格的等值面上插入新的数据，实现模型的复杂孔洞边界的数据补缺，并解决修复部分与整体曲面的光滑连接问题；
14、进一步地，使用修复工具对于表面网格中包括非流形边、高度折射边、钉状物、自相交、小组件、小通道、小孔在内的严重影响网格质量的特征进行修复和优化，并对弹丸表面网格进行重新划分，使网格之间的过渡更加平滑；
15、第六步：多边形封装及bezier曲面拟合，
16、对第五步中网格重新划分后的几何不规则弹丸表面网格进行多边形封装，将封装完成的多边形模型进行bezier曲面拟合；
17、具体步骤包括：在第五步中的几何不规则弹丸表面网格上放置不同的区域分割符并在分隔符内探测生成不同的轮廓线，通过轮廓线和边界线生成曲面片结构，采用修改轮廓线及扩展结构的方式对生成的曲面片中存在问题的区域进行逐步检查和修复，边界重新识别后获得的几何不规则弹丸表面网格分块示意图以及几何不规则弹丸表面曲面片分布示意图；
18、进一步地，通过设定不同的分辨率参数对每个bezier曲面片内设定创建有序的u-v网格，并对质量不好的网格进行修复和优化；
19、在此基础上检查几何图形找到扭曲格栅以及存在较小曲面片角度的曲面位置并优化，删除尖锐轮廓以及锐化点并修复相交区域，通过松弛网格结构使得曲面变得更加平滑，最终获得的几何不规则弹丸表面格栅构造；
20、第七步：bezier-nurbs曲面转换并拟合曲线，
21、对第六步中的几何不规则弹丸表面格栅通过设置修改包含控制点个数、公差、表面张力、体外弧点百分比在内的不同参数实现bezier-nurbs曲面转换获得nurbs曲面，在此基础上通过拟合曲面以及合并曲面获得cad软件可以识别的实体几何文件；
22、第八步：获得几何实体模型并进行调整和修复，
23、将所获得的几何实体文件导入到cad软件中根据模型的要求，使用细分曲面、倒角、填充、修整的几何修复工具实现模型的进一步精确调整和加工，最终几何重构后的几何不规则弹丸模型示意图；
24、第九步：根据实际工况对表面网路进行网格重构，
25、针对第八步中的实体模型再度进行网格划分，采用包括映射法、四(八)叉树、前沿推进法、delaunay三角形化在内的不同网格生成方法，根据不同飞行工况分区域选择适合几何模型特征的网格策略和网络拓扑划分表面网格，针对特定区域进行局部加密以便更精细地捕捉流动特征，最终获得适合几何不规则弹丸cfd仿真研究的高质量表面网格，该表面网格可以很好的适配空间网格并可以基于该套网格进行cfd计算获得几何不规则弹丸的气动特性。
26、进一步，所述的第九步中，由于几何不规则弹丸高速飞行时作为迎风面的头部流动以及尾裙局部几何特征较为复杂，为了更准确捕捉头部的流动特征以及尾部的几何特征，分别采用映射法、四(八)叉树、法前沿推进法、delaunay三角形化的方法对实体模型进行再次网格划分，对头部以及尾裙处表面网格进行局部加密。
27、本发明的有益效果是：本发明提供了一种几何不规则弹丸表面网格一体化重构方法，存在如下效果：
28、(1)经该方法处理之后，以stp文件格式导出的模型文件可以通过不同的cad平台上进行进一步的模型修改，实现了针对几何不规则弹丸在内的复杂几何构型从数据采集到逆向建模重构出可编辑、基于特征的cad实体模型的逆向工程，在此基础上可以对几何模型进行精确的调整和加工。
29、(2)对获得的几何不规则弹丸实体模型进行进一步cfd网格划分，对不同工况下的几何不规则弹丸采取适合的网格策略和网络拓扑进行网格划分，获得的高质量表面网格可直接导入流体分析软件中进行流体仿真分析，为流体仿真分析实验人员提供了便利。
1.一种几何不规则弹丸表面网格一体化重构方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种几何不规则弹丸表面网格一体化重构方法，其特征在于：所述的第九步中，由于几何不规则弹丸高速飞行时作为迎风面的头部流动以及尾裙局部几何特征较为复杂，为了更准确捕捉头部的流动特征以及尾部的几何特征，分别采用映射法、四(八)叉树、法前沿推进法、delaunay三角形化的方法对实体模型进行再次网格划分，对头部以及尾裙处表面网格进行局部加密。
