基于点云表示的物体的直接沉浸等几何流体流动与传热分析
流体动力学
2022-12-14 v1
摘要
沉浸等几何分析（IMGA）是一种几何灵活的方法，使人们能够直接使用复杂的计算机辅助设计（CAD）模型进行多物理场分析。在本文中，我们开发了一种新颖的 IMGA 方法，用于模拟由点云表示的复杂几何周围的可压缩与不可压缩流动。点云物体的几何由欧几里得空间中的一组非结构化点表示，并带有（可能的）以表面法线形式给出的方向信息。由于点云模型中缺乏拓扑信息，无法保证几何表示为水密的或 2-流形的，或具有一致的法线。为了直接使用点云几何进行 IMGA，我们首先开发了一种直接从点云估计内外信息与表面法线的方法。我们还提出了一种计算雅可比行列式以进行表面积分（在点云上）的方法，该积分对于弱施加 Dirichlet 边界条件是必要的。我们通过将基于点云计算的几何量与从解析几何和细分 CAD 模型获得的几何量进行比较，验证了这些几何估计方法。在这项工作中，我们还开发了热 IMGA，以模拟复杂几何上流动存在时的传热。所提出的框架在点云表示的几何基准问题上针对广泛的雷诺数和马赫数进行了测试，显示了该方法的鲁棒性和准确性。最后，我们通过对使用超过 1200 万点的点云表示的大型工业级工程机械进行 IMGA，展示了我们方法的适用性。
引用
@article{arxiv.2210.13737,
title = {Direct Immersogeometric Fluid Flow and Heat Transfer Analysis of Objects Represented by Point Clouds},
author = {Aditya Balu and Manoj R. Rajanna and Joel Khristy and Fei Xu and Adarsh Krishnamurthy and Ming-Chen Hsu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.13737},
year = {2022}
}
备注
30 pages + references; Accepted in Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering