题目：CFD数值模拟前后处理系统设计与实现

计算流体力学（CFD）是流体力学的一个分支，相对于实验分析和理论分析方法，CFD方法成本更低，耗时更短，是研究流动问题的重要手段之一。它通常分为前处理，求解和后处理三大步骤，而一套简单高效的CFD数值模拟前后处理系统，能够极大地提高CFD求解问题的效率。本文首先对CFD数值模拟过程进行研究，分析了CFD数值模拟过程中涉及到的关键技术。结合现有CFD软件特点以及用户需求，设计了CFD数值模拟前后处理系统，该系统主要包括模型管理、网格生成、边界条件设置及计算结果可视化四大功能。本文最终选择Qt和OpenInventor相结合的方式搭建系统框架，并在此基础上完成了系统架构设计和功能模块划分。本文设计了一种基于改进半边的三维几何模型数据结构用于模型管理。该数据结构在传统半边中引入实体边，并采用相同的思路引入半面将其上升到三维，在解决传统半边数据结构不能管理非流形边的同时，还完成了多个体对同一个面的共享关系表达。借助于该数据结构，本文在边界条件设置中增加了面分组功能，大大提高了用户边界条件设置的效率。对于网格生成，本文根据用户分析模型存在薄层的特点，提出了一个简化的约束Delaunay四面体（CDT）算法生成模型中的薄层网格。该算法将现有限定Delaunay四面体化算法和CDT算法相结合，能够较高效地生成约束Delaunay薄层网格。在后处理中，本文设计了一套OpenInventor兼容的网格模型数据结构用以支持多种可视化绘制功能。通过单元格代理机制，完成了在边界条件设置过程中表面网格到体网格的映射。最后，本文给出了一些模型表达和可视化功能的实例，验证了系统的有效性，达到了CFD数值模拟前后处理的目标要求。