(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111510294.9 (22)申请日 2021.12.1 1 (71)申请人 福州大学 地址 350108 福建省福州市闽侯县福州大 学城乌龙江北 大道2号福州大 学 (72)发明人 邬群勇　孙豪宇　汪小钦　 (74)专利代理 机构 福州元创专利商标代理有限 公司 35100 代理人 陈明鑫　蔡学俊 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 适用于CFD的城市街区三维模型构建和网格 划分方法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种适用于CFD的城市街区三维 模型构建和网格划分方法及系统。 该方法： 读取 含高度属性特征的建筑物矢量数据文件， 以白膜 形式构建三维场景； 采用空间包含关系获取模拟 边界几何 内所有建筑物的几何特征及高度属性； 构建CPU/GPU并行的高斯投影转换算法， 实现模 拟边界内建筑物几何特征的地理坐标到空间笛 卡尔坐标的快速转换； 采用参数化设计方法封装 ICEM CFD几何模型构建相关命令流， 实现城市街 区三维模型自动构建； 采用参数化设计方法封装 ICEM CFD非结构化网格划分相关命令流， 实现城 市街区三维模型非结构化网格划分。 权利要求书2页 说明书5页 附图7页 CN 114139471 A 2022.03.04 CN 114139471 A 1.一种适用于CFD的城市街区三维模型构建和网格划分方法， 其特征在于， 包括如下步 骤： 步骤S1、 读取含高度属性特征的建筑物矢量数据文件， 以白膜形式构建三维场景； 采用 空间包含关系获取模拟边界几何内所有建筑物的几何特 征及高度属性； 步骤S2、 构 建CPU/GPU并行的高斯投影转换算法， 实现模拟边界内建筑物几何特征的地 理坐标到空间笛卡尔坐标的快速转换； 步骤S3、 采用参数化设计方法封装ICEM  CFD几何模型构建相关命令流， 实现城市街区 三维模型自动构建； 步骤S4、 采用参数化设计方法封装ICEM  CFD非结构化网格划分相关命令流， 实现城市 街区三维模型非结构化网格划分。 2.根据权利要求1所述的适用于CFD的城市街区三维模型构建和网格划分方法， 其特征 在于， 所述步骤S2中， 构建CPU/GPU并行的高斯投影转换算法， 实现模拟边界内建筑物几何 特征的地理坐标到空间笛卡尔坐标的快速转换， 具体步骤如下： 步骤S21、 以建筑物对象为并行单元， 采用缓存线程池技术实现建筑物对象的CPU并行 高斯投影正算， 采用锁机制保证坐标转换后的建筑物数据线程安全的存储到集合数据结构 中； 步骤S22、 以建筑物节点为并行单元， 所有地理坐标节点数据以集合数据结构进行存 储， GPU线程采用一 维网格一 维块的组织方式， CUDA核函数中编号为i的GPU线程对集合数据 结构中索引为i的节 点执行高斯投影正算并将坐标转换后的节点数据存储到集合数据结构 中索引为i的位置， 依据每个建筑物的节点个数将坐标转换后的建筑物数据存储到集合数 据结构中。 3.根据权利要求1所述的适用于CFD的城市街区三维模型构建和网格划分方法， 其特征 在于， 所述步骤S3中， 采用参数化设计方法封装ICEM  CFD几何模 型构建相关命令流， 实现城 市街区三维模型自动构建， 具体步骤如下： 步骤S31、 采用参数化设计方法封装ICEM  CFD中切换工作目录、 创建点、 创建边和创建 面的参数化方法， 方法 返回相应的命令流； 步骤S32、 调用切换工作目录参数化方法切换工作目录 到指定文件系统路径； 步骤S33、 对于建筑物Bi遍历其组成节点的空间笛卡尔坐标， 调用创建点参数化方法， 获取ICEM CFD创建建筑物顶点的命令， 以输出流的形式将其写入*.rpl文件； 步骤S34、 对于建筑物Bi组织步骤S33创建的顶点， 调用创建边参数化方法， 获取ICEM   CFD创建建筑物边的命令， 以输出流的形式将其写入*.rpl文件； 步骤S35、 对于建筑物Bi组织步骤S34创建的边， 调用创建面参数化方法， 获取ICEM  CFD 创建建筑物面的命令， 以输出流的形式将其写入*.rpl文件； 步骤S36、 重复执行步骤S33 ‑S35实现所有建筑物命令自组织； 采用系统进程调用方法， ICEM CFD后台执 行自组织命令文件(*.rpl)， 实现城市街区三维模型自动构建。 4.根据权利要求1所述的适用于CFD的城市街区三维模型构建和网格划分方法， 其特征 在于， 所述步骤S4中， 采用参数化设计方法封装ICEM  CFD非结构化网格划分相关命令流， 实 现城市街区三维模型非结构化网格划分， 具体步骤如下： 步骤S41、 采用参数化设计方法封装ICEM  CFD中创建计算域、 删除所有点和线， 设置网权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114139471 A 2格尺寸大小、 保存几何模 型、 非结构化网格计算、 光顺网格、 保存网格、 导出网格文件的参数 化方法， 方法 返回相应的命令； 步骤S42、 采用输出流形式将参数化方法返回的命令写入*.rpl文件， 采用系统进程调 用方法， ICEM  CFD后台执行自组织命令文件*.rpl， 实现城市街区三 维模型非结构化网格划 分。 5.一种适用于 CFD的城市街区三维模型构建和网格划分系统， 其特 征在于， 包括： 数据加载模块， 城市建筑物几何特征及属性数据存储shap efile空间数据格式文件中， 利用三维GIS技 术加载数据到三维场景； CFD模拟区域交互模块， 用于从三维场景中绘制CFD模拟边界， 并基于空间包含关系获 取模拟区域内所有建筑物数据的几何特 征及高度属性特 征； 模拟区域数据坐标转换模块， 基于构建的CPU/GPU并行高斯投影算法实现交互模块中 选择的建筑物地理坐标 数据转为适用于CFD三维模型构建的空间笛卡尔坐标 数据； 三维模型快速构建及网格划分命令流自组织模块， 基于参数化设计方法实现适用于 CFD模拟的三维模型及网格划分命令流的自组织； 网格文件导出模块， 采用系统进程调用方法， ICEM  CFD后台执行自组织的命令流文件， 将命令流 运行结果 （*.m sh文件） 存 储到指定文件系统位置 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114139471 A 3