一种基于材料属性优化的仿真网格划分方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于材料属性优化的仿真网格划分方法及系统，该方法包括以下步骤：获取结构产品的热环境以及热输入特性；根据热环境以及热输入特性确定结构产品的一维热传导特定方向；获取结构产品的密度、比热容以及导热率；定义结构产品发生尺寸变化的区域为非基准尺寸区域；将非基准尺寸的区域沿尺寸变化方向进行体积切割，得到多个特征区域；对各个特征区域的尺寸设置为与基准尺寸区域的尺寸大小相同；根据非基准尺寸区域的尺寸变化方向与一维热传导方向的相对关系来对各个特征区域的材料属性进行优化；按照上述特征区域的材料属性优化后的结构产品的几何体进行网格划分，有效避免了小尺寸结构特征导致的网格数量激增与网格质量畸变。

【技术实现步骤摘要】
一种基于材料属性优化的仿真网格划分方法及系统
本专利技术涉及材料属性优化领域。更具体地，涉及一种基于材料属性优化的仿真网格划分方法及系统。
技术介绍
热控仿真是一种被普遍应用的热控设计方法。为确保仪器设备温度在不同工况下满足热控设计要求，人们通常使用有限元仿真技术对仪器设备在工作过程中进行仿真。仪器设备工作时热传导、热对流、热辐射的热通量通常是随时间变化的，但不同的传热方式、不同的时间参数都施加在网格单元体或网格节点上，然后再依据不同的仿真算法进行仿真计算。因此仪器设备的热控仿真是一个基于网格的计算过程。在确保热控仿真结果高可靠性的基础上，一方面需要尽量降低网格单元体数量，进而有效地提升运算效率；另一方面需要避免畸变网格，进而避免残差收敛性发散导致计算无效。目前，结构特征尺寸变化区域是以上两类问题的重点区域，该类型区域可划分为两种情况：第一种是结构特征尺寸变化方向与主要一维热传导方向相同，典型结构为薄壳结构件厚度变化区域；第二种是结构特征尺寸变化方向与主要一维热传导方向垂直，典型结构为设备支架流/固界面大尺寸差异区域。下面分别针本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于材料属性优化的仿真网格划分方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n获取结构产品的热环境以及热输入特性；/n根据所述热环境以及热输入特性确定所述结构产品的一维热传导特定方向；/n获取所述结构产品的密度、比热容以及导热率；/n定义所述结构产品发生尺寸变化的区域为非基准尺寸区域；/n将所述非基准尺寸的区域沿尺寸变化方向进行体积切割，得到多个特征区域；/n对各个所述特征区域的尺寸设置为与基准尺寸区域的尺寸大小相同；/n根据所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向与一维热传导方向的相对关系来对各个所述特征区域的材料属性进行优化；/n按照上述特征区域的材料属性优化后的结构产品的几何体进行网格划分。...

【技术特征摘要】
1.一种基于材料属性优化的仿真网格划分方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
获取结构产品的热环境以及热输入特性；
根据所述热环境以及热输入特性确定所述结构产品的一维热传导特定方向；
获取所述结构产品的密度、比热容以及导热率；
定义所述结构产品发生尺寸变化的区域为非基准尺寸区域；
将所述非基准尺寸的区域沿尺寸变化方向进行体积切割，得到多个特征区域；
对各个所述特征区域的尺寸设置为与基准尺寸区域的尺寸大小相同；
根据所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向与一维热传导方向的相对关系来对各个所述特征区域的材料属性进行优化；
按照上述特征区域的材料属性优化后的结构产品的几何体进行网格划分。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述对各个所述特征区域的尺寸设置为与基准尺寸区域的尺寸大小包括：
对各个所述特征区域在尺寸变化方向进行几何拉伸操作或几何填充操作，以使得各个所述特征区域的尺寸设置为与所述基准尺寸的尺寸大小。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向与一维热传导方向的相对关系包括：
所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向相同于一维热传导方向；
所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向垂直于一维热传导方向。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
当所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向相同于一维热传导方向时，对所述特征区域的材料属性进行优化包括：
ρp＝ρ0；
Cp＝C0/(Lnb/Lna)；
λp＝λ0×(Lnb/Lna)；
其中，ρ0为所述特征区域的材料优化前的密度，单位kg/m3，ρp为所述特征区域的材料优化后的密度，单位kg/m3；C0为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)，Cp为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)；λ0所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)，λp所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)；Lna为序号为n的特征区域优化前的尺寸，单位m，Lnb为序号为n的特征区域优化后的尺寸，单位m。


5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
当所述非基准尺寸区域的尺寸变化方向垂直于一维热传导方向时，对所述特征区域的材料属性进行优化包括：
ρc＝ρ0/(Snb/Sna)；
Cc＝C0；
λc＝λ0/(Snb/Sna)；
其中，ρ0为所述特征区域的材料优化前的密度，单位kg/m3，ρp为所述特征区域的材料优化后的密度，单位kg/m3；C0为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)，Cp为所述特征区域的材料优化后的比热容，单位J/(kg·K)；λ0所述特征区域的材料优化后的热导率，单位为W/(m·K)，Sna为序号为n的特征区域优化前的横截面面积，Snb为序号为n的特征区域优化后的横截面面积。


6.一种用于执行如权利要求1-5任一项所述的基于材料属性优化的仿真网格划分方法的系统，其特征在于，包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛辽豫，王锋，李昕，乔津津，
申请(专利权)人：北京电子工程总体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11