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Delaunay-Triangulierung

Im Rahmen dieser Arbeit wird unter anderem die Delaunay-Triangulierung zur Netzgenerierung von Dreiecknetzen verwendet. Die Erläuterungen zu diesem Verfahren sind daher detaillierter als die Beschreibungen der anderen Verfahren.

Die Delaunay-Triangulierung ist in den letzten Jahren eine sehr populäre Methode zur Generierung von Netzen geworden. Sie existiert zum einen für zweidimensionale Dreiecknetze und zum anderen für dreidimensionale Tetraedernetze [Shewchuk 1997].

Die Delaunay Triangulierung optimiert den Innenwinkel der Dreieckelemente. Für zweidimensionale Netze findet der Algorithmus die optimale Vernetzung mit dem größtmöglichen minimalen Innenwinkel.

Delaunay-Netze werden über das Kreis-Kriterium definiert [Delaunay 1934]:

Definition 3   Ein zweidimensionales Delaunay-Netzwerk besteht aus nicht überlappenden Dreiecken, wobei im Netzwerk kein Eckpunkt vom Umkreis eines beliebigen anderen Dreiecks umschlossen ist.

Bei der Existenz von nur drei Eckpunkten auf jedem Umkreis ist die Triangulierung eindeutig. Eine eindeutige Delaunay-Triangulierung ist beispielhaft in Abbildung 3.4 a) dargestellt. Der enge Zusammenhang mit den Voronoi-Diagrammen [Voronoi 1908] lässt sich aufzeigen und ist in Abbildung 3.4 b) dargestellt. Voronoi-Diagramme sind definiert durch die Senkrechte auf den Verbindungslinien zwischen zwei Punkten.

Abbildung 3.4: Delaunay-Triangulierung: a) Umkreise, b) Voronoi-Diagramm
\begin{figure}
\centerline {\psfig{figure=delaunay/delaunay.eps}} \end{figure}

Eine Erweiterung der Theorie auf dreidimensionale Gebilde zur Generierung von Tetraedern ist möglich [Fuchs 1998]. Hierbei ist folgende Definition zu beachten:

Definition 4   Ein dreidimensionales Delaunay-Netzwerk besteht aus nicht überlappenden Tetraedern, wobei im Netzwerk kein Eckpunkt von der umschließenden Kugel eines beliebigen anderen Tetraeders umschlossen wird.

Zur Generierung der Netze nach den oben beschriebenen Kriterien existieren eine Reihe von Methoden. Die Methoden zur Triangulierung lassen sich in zwei Gruppen teilen: die statische Triangulierung und die dynamische Triangulierung. Bei der statischen Triangulierung erreicht man im Gegensatz zur dynamischen das Kreis-Kriterium erst, wenn alle vorgegebenen Punkte im Netzwerk berücksichtigt sind.



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