在常见的体网格类型中,六面体网格具有分析精度高、收敛快、更节约内存的优势,因此一直受到学术界和工业界的重视。但高质量六面体网格的自动生成至今仍然是一个具有挑战性的研究问题。在六面体网格的生成、编辑和优化过程中,为了提高网格质量,对六面体网格进行拓扑结构修改往往必不可少,而目前能够对六面体网格实现拓扑结构修改的可用操作则主要是对偶操作,其中以层插入操作最为关键和复杂。本文针对现有层插入方法在可靠性、质量和效率方面存在的不足,提出一种鲁棒、高效的层插入方法。论文的主要研究工作包括以下方面:(1)提出一种高质量单层插入算法。该算法首先对层插入操作的可行性进行判别,以确保插入之后网格质量符合要求;随后,根据与层插入操作相关的四边形面集的网格上下文结构,基于质量预判,生成简单收缩集或复杂收缩集;最后,基于收缩集生成插入层的拓扑结构和确定插入层的几何归属。该算法能够更可靠地实现复杂层的插入,并且保证层插入之后的网格质量,以及合理确定插入层中新点的几何归属。(2)提出一种高效、可靠的多层插入算法。该算法能可靠地处理相交的四边形面集,通过让尽可能多的层进行整体插入,以提高多层插入的效率。对于所有层不能作为一个整体插入的情况,给出了对其进行分组并依次整组插入的方法,以尽可能提高效率,并且通过对后续待插入四边形面集进行补全,以保证层插入的有效性。