A voxelization based mesh generation algorithm for numerical models used in foundry engineering

Abstract

The aim of this study is the adaptation of the voxelization algorithm for the generation of regular computational meshes used in numerical models. The authors concentrate on solutions, which can be applied in a computer modeling of phenomena occurring in the foundry industry. The presented mesh generation process is the STL files based. This file format is generally used in the commercial simulation software. The basic voxelization algorithm extended with such functions as: the input data correctness control (virtual geometry), the formation of meshes consisting of several subdomains corresponding to individual elements of the foundry technology (mould, casting, core, feeder etc.) and the possibility of the mesh local refinement (adaptive grids), is presented in the hereby paper. The described solution is characterized by high efficiency and when combined with the proper numerical model can be successfully implemented in problems related to computer simulation of foundry processes.

Celem artykułu jest adaptacja algorytmu voxelizacji do generowania regularnych siatek obliczeniowych dla modeli numerycznych. Autorzy koncentrują się na rozwiązaniach mogących mieć zastosowanie w komputerowym modelowaniu zjawisk występujących w przemyśle odlewniczym. Przedstawiony proces generowania siatki odbywa się z wykorzystaniem plików STL, które są powszechnie stosowane w komercyjnych programach symulacyjnych. W publikacji zaprezentowano bazowy algorytm wokselizacji uzupełniony o zagadnienia takie jak kontrola poprawności danych wejściowych (wirtualnej geometrii), tworzenie siatek składających się z wielu podobszarów odpowiadających poszczególnym elementom technologii odlewniczej (forma, odlew, rdzeń, nadlewy itp.) oraz możliwość lokalnego zróżnicowania kroku siatki (adaptive grids). Przedstawione w artykule rozwiązanie charakteryzuje się dużą efektywnością i w połączeniu z odpowiednim modelem numerycznym może być z powodzeniem zastosowane w komputerowej symulacji procesów odlewniczych.