六面体网格自动生成研究和软件开发

六面体网格自动生成问题历经数十年研究没有大的进展，本项目瞄准这一世界难题。首先准备在理论上研究这一问题，以期取得突破。在此基础上进一步开发软件形成网格生成的工具。.按照本项目的设想，我们首先要能够可靠高质量地生成四面体网格，对四面体网格做转换和"局部磁化"从而得到高质量的六面体网格。"局部磁化"是我们提出的全新的思路。.本项目立足于一个国民经济的急迫需求：揭示矿山动力灾害的成灾过程和致灾机理。这一领域的研究已经严重受制于网格生成问题。由于天然岩石内部存在着大量形态复杂且跨尺度无序分布的孔隙和裂隙，其网格生成极为困难。即使仅仅生成四面体网格当前技术也不足以达成满意的结果。因此，在这一背景下，本项目还要对四面体生成技术处理复杂边界的能力做进一步推进。本项目因而包含三部分的内容：复杂多介质问题的四面体网格生成研究，六面体网格自动生成研究，实用软件的开发。计划由三个单位协力完成。

本项目是一个计算力学软件的专项。通过项目的实施，我们提出并探索了一种新的产生六面体网格的方案，并编制了相应的软件工具。.主要思路是先由四面体网格得出一个初始的六面体网格，然后通过拓扑优化算子改变网格连接关系以及总体走向，同时辅以结点位置优化以改善网格质量。.开发拓扑优化算子是本项目的主要内容。在研究过程中，我们开发了四个拓扑优化算子，分别作用于三角形，四边形，四面体和六面体网格。由于我们的六面体网格是由四面体网格演变而来，这四个拓扑算子在我们的方案中都有作用。同时我们还拓展了这些算子在别的领域的应用。.本项目还试验了场引导下的六面体网格生成。.从实际效果来看，在现阶段我们的方案还只能处理不太复杂的几何模型，离工业应用还有距离。拓扑算子着眼于局部，而有时候不改变全局，也无法优化局部。如何引入全局因素是将来的努力方向。总的来说，我们进行了一些有益的探索，取得了进展。但要攻克六面体网格自动生成这一世界难题，还要付出更大的努力。.本项目的成果包括已发表的三篇期刊论文，另有四篇正在评审。作为计算力学软件专项，本项目的最大成果是开发了一个软件包。软件包共有两万多行程序代码，由四个模块构成：曲面网格生成，四面体网格拓扑优化，四边形网格生成和优化，六面体网格生成和优化。在曲面网格生成模块基础上，发展了一个碳纳米结构自动建模程序，这个程序已经可以实用，具有推广价值。