一种基于非结构三角网的水流流线快速生成方法技术

本发明专利技术涉及一种基于非结构三角网的水流流线快速生成方法，包括如下步骤：1）非结构三角网拓扑结构预处理，构建“点‑单元”拓扑关系表；2）设置水流流线搜索起始点，并找出起始点所在单元编号；3）采用变搜索步长+水波型外扩的递归搜索方式，向起始点的上下游方向进行水流流线追踪；4）按上游水流流线搜索终点—起始点—下游水流流线搜索终点的顺序对水流流线点进行排序。本发明专利技术在进行水流流线生成时，采用了水波型外扩的递归搜索方式，最大程度地减小了在进行水流流线搜索时进行坐标点与网格单元的关系判断的次数，显著地提高了水流流线的搜索效率；同时采用了动态搜索步长的方法，在网格密集区域自动减小搜索步长确保了网格密集区域水流流线生成的精度，在网格稀疏区域自动加大搜索步长避免了大量无效计算，提高了水流流线的生成效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于非结构三角网的水流流线快速生成方法
本专利技术涉及一种基于非结构三角网的水流流线快速生成方法，属于计算机应用

技术介绍
水流流线被定义为流场中每一点上都与速度矢量相切的曲线，是表述矢量场模型的一种有效方式。采用水流流线进行矢量场表述的方式既弥补了箭头表达缺失的连续性，又补充了颜色映射无法表征方向的缺陷，被广泛运用于各类水利项目的流场分析，是水利数值模拟后处理的重要功能之一。在实际运用中，水流流线通常是在水动力学数值模型模拟得到的各离散单元的流速、流向信息的基础上，采用特定的水流流线追踪算法由用户指定的起始点向其上下游方向追踪得到。模拟区域离散方法不同，其对应的水流流线追踪算法也不尽相同。近年来，随着计算机性能的不断提高和有限元、有限体积算法的发展，几何适应性较强的非结构三角网逐渐取代了结构网格，越来越多地用于水动力数值模拟中模拟区域的离散。非结构三角网的一个显著特点是单元间不存在明确的拓扑规则，即无法直接从拓扑关系中找出两个单元间的关系。另外，由于非结构三角网的几何特性，同一套网格内的网格尺寸通常不统一，特别是在实际运用过程中经常出现需要对重点关注区域进行局部网格加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于非结构三角网的水流流线快速生成方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤一：非结构三角网拓扑结构预处理，构建“点‑单元”拓扑关系表；步骤二：设置水流流线搜索起始点，并找出起始点所在单元编号；步骤三：采用变搜索步长与水波型外扩的递归搜索方式，依次向起始点的上游和下游方向进行水流流线追踪；步骤四：按上游水流流线搜索终点‑搜索起始点‑下游水流流线搜索终点的顺序对水流流线点进行排序。

【技术特征摘要】
1.一种基于非结构三角网的水流流线快速生成方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤一：非结构三角网拓扑结构预处理，构建“点-单元”拓扑关系表；步骤二：设置水流流线搜索起始点，并找出起始点所在单元编号；步骤三：采用变搜索步长与水波型外扩的递归搜索方式，依次向起始点的上游和下游方向进行水流流线追踪；步骤四：按上游水流流线搜索终点-搜索起始点-下游水流流线搜索终点的顺序对水流流线点进行排序。2.根据权利要求1所述的基于非结构三角网的水流流线快速生成方法，其特征在于，所述步骤三中的递归搜索方式包括：步骤31：根据当前点所在单元三个顶点的X、Y方向流速与当前点距离所在单元三个顶点的距离，采用插值的方法插值出当前点的X、Y方向流速u、v；计算公式如下：；；式中，u1、u2、u3分布为单元三个顶点的X方向流速；v1、v2、v3分别为单元三个顶点的Y方向流速；d1、d2、d3为当前点与所在单元三个顶点的距离；u、v为当前点的X、Y方向流速；计算得到流速u、v值后，对u、v值进行判断：①u、v值其中至少有一个不等于0，则记录当前点的坐标信息，执行步骤32；②若u、v值均等于0，则进一步根据当前搜索方向进行判断：如果为上游方向，则重复执行步骤三；如果为下游方向，则执行步骤四；步骤32：根据当前点的X、Y方向流速u、v，计算出当前搜索方向上游、下游的单位向量：下游方向：；上游方向：；式中：为当前搜索方向的单位向量；u、v为当前点的X、Y方向流速；步骤33：根据单元尺寸设置初始搜索步长：根据当前搜索点所在单元节点坐标，计算当前单元的平均边长，取单元的平均边长的1/2作为搜索步长Δs的初始值：...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓张，陈睿智，杨聿，张炜，宋利祥，王汉岗，杨志伟，李崇勇，
申请(专利权)人：珠江水利委员会珠江水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44