本技术公开了一种细分体参数求值的GPU并行加速方法,S1、通过含有半边和半面的数据结构存储并遍历体网格,判断每个体单元的类型;S2、进行一次任意拓扑下的CC体细分,使体单元中如果有多条非规则边一定汇于一个非规则点,隔离非规则顶点;S3、针对不同的拓扑,使用含有半面和半边的数据结构对控制网格顶点进行编号,按照编号的顺序和CC细分规则得到细分矩阵,预计算细分矩阵特征结构;S4、对不同种类的体网格单元进行并行参数求值。本发明通过设计优化的并行算法,充分利用GPU的多核架构和浮点运算能力,有效提升了复杂体细分模型的参数求值速度。
背景技术
计算机辅助设计和计算机辅助工程作为工业产品设计和仿真分析的核心工具,已在制造业中得到了广泛应用,CAD通过NURBS(非均匀有理B样条)曲线或曲面生成几何模型,CAE则通过网格化后的离散模型进行有限元分析,然而,CAD和CAE模型由于几何表示的差异,存在无法直接通信的问题,现有的几种模型转换方法,例如基于B样条或NURBS体的等几何分析,虽然在某种程度上实现了CAD与CAE的模型转化,但依然存在信息丢失和模型精度不足的问题,导致几何与物理信息在转化过程中失真,严重影响了仿真分析的精度。
近年来,细分技术逐渐在复杂三维模型的CAD与CAE一体化应用中展现出优势,尤其是体细分模型,不仅能通过控制网格细化实现任意拓扑的复杂模型,还可作为离散体网格进行CAE分析,相比传统的NURBS体,细分体模型在处理复杂拓扑结构上具有更高的设计灵活性,然而,当前体细分模型仍然面临关键性挑战,首先,体细分过程中子单元数量呈指数增长,导致计算资源需求高,现有的计算设备难以高效处理这种海量细分单元的极限体参数求值,此外,体细分模型的极限体计算过程涉及复杂的数值迭代和精度要求,尤其在不规则体结构中表现尤甚,现有等几何分析方法通常将细分体转换为样条体模型建立细分体和样条体的控制点映射关系,会带来精度丢失和拓扑限制等关键问题。
现有的部分研究尝试将图形处理单元引入体细分模型的极限体参数求值过程,利用GPU的多核架构实现并行计算,以提升计算速度,然而,当前方法在大规模体细分的并行化计算上效率依然有限,无法充分利用GPU的浮点运算能力,同时存在计算资源分配不均衡等问题,导致处理复杂三维模型的性能提升不足,如何在GPU上高效实现细分体模型的极限体参数求值,成为当前技术中未能有效解决的瓶颈问题。
实现思路