Domain partitioning using frame fields : applications to quadrilateral and hexahedral meshing
Institution:
Paris 6Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Dans ce travail, nous décrivons une méthode de partitionnement de domaines 2D et 3D adaptée à la génération de maillages quadrangulaires et héxahédriques. Etant donné un domaine D, l'approche proposée se décompose en deux étapes: tout d'abord, un champ d'orientations est défini sur un maillage simplicial approximant D. Puis, les éléments singuliers de ce champs sont extraits pour former un squelette qui partitionne D. L'élément clé de cette approche est l'utilisation d'orientations : en un point P de D, une orientation permet d'orienter le quadrilatère ou l'héxahèdre. De ce fait, nous proposons une étude complète des orientations et des champs d'orientations. Nous décrivons ensuite la méthode proposée aussi bien en dimension deux que trois. La différence majeure entre ces deux versions réside dans la génération du champ d'orientations. En dimension 2, nous nous basons sur la résolution d'une EDP non linéaire. En dimension 3, une heuristique est appliquée en utilisant un algorithme par avancée de front tenant compte de la stabilité du champ généré suivi d'un algorithme de lissage. Dans les deux cas, un squelette est extrait du champ d'orientations. En dimension deux, ce squelette fournit toujours un partitionnement de D en blocs quadrangulaires et les singularités obtenues sont de valence trois et cinq uniquement. En dimension trois, le champ d'orientations obtenu permet un partitionnement adéquat pour de nombreuses configurations. De nombreux exemples sont présentés et comparés aux résultats obtenus par des méthodes existantes.
Abstract FR:
In this work, we describe a method to partition domains adapted to the generation of quadrilateral and hexahedral meshes. Given a domain D, the proposed approach proceeds in two steps: first, a frame field is defined on a background simplicial mesh of D. Then, singular elements of this field are extracted to create a skeleton that partitions D. The key element of this approach is the use of frames: at a point P of D, a frame allows to orient the quadrilateral or the hexahedral. Thus, we propose a complete study of frames and frame fields. We describe the proposed method both in dimension two and three. The main difference between the two is in the way frame fields are generated. In dimension 2, we solve a non-linear PDE, while in 2D, a heuristic is applied that uses initiallu an advancing front algorithm that takes the stability of the field into account, before using a smoothing algorithm. In both cases, a skeleton is extracted from the frame field. In dimension two, this skeleton always leads to a partition of D into quadrilateral-shaped blocks, and singularities are all of degree three and five. In dimension three, the obtained frame field leads to a partition allowing for hexahedral meshing in numerous cases. Many examples are showcased and compared to results obtained by existing methods.