一种用于升力体迎风面自由变形的参数化方法和装置制造方法及图纸

本申请涉及一种用于升力体迎风面自由变形的参数化方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：通过提取升力体的模型的迎风面与纵对称面的交线为第一控制边界，提取迎风面与前缘的交线为第二控制边界，根据控制边界在升力体模型全局坐标系oxz平面的投影得到二维控制框，并在其中均匀布置网格得到多个控制点，计算迎风面网格点和控制点在局部坐标系的局部坐标，构建网格点与控制点之间的映射关系，设置控制点沿方向的变形量，得到网格点沿y方向的坐标变化量，对待变形部分进行变形；判断变形后的网格点坐标是否满足载荷几何约束并调整，直到变形后的网格点坐标满足载荷几何约束，对模型另一半进行对称变形，完成迎风面网格变形。面网格变形。面网格变形。

【技术实现步骤摘要】
一种用于升力体迎风面自由变形的参数化方法和装置


[0001]本申请涉及工程设计
，特别是涉及一种用于升力体迎风面自由变形的参数化方法、装置、计算机设备和存储介质。

技术介绍

[0002]高超声速滑翔飞行器具有飞行速度快、机动性强等优势，是未来飞行器重要发展方向之一。升力体是这类飞行器常用的气动布局形式。升力体布局的性能对高超声速滑翔飞行器的航程和机动性都有重要的影响。
[0003]传统的升力体布局设计方法主要有两种：（1）基于乘波思想设计迎风面型面，在基于工程约束设计背风面型面；（2）基于模型法生产飞行器的多个横截面，再形成飞行器表面。随着对滑翔飞行器性能要求的不断提高，前者在满足飞行热环境方面存在困难，后者在精细化设计方面面临挑战。就要求升力体的参数化方法不仅具有良好的工程约束适应性，还要能够实现表面的精细化控制。
[0004]针对升力体迎风面的参数化方法需要满足前缘半径和载荷装填等工程约束，并能以较高的精度拟合迎风面外形。但现有的自由变形（FFD）方法通常需要建立变形部件所有模型节点与控制体控制点之间的映射关系，运算过程中需要对大量的点进行映射和反向映射，存在计算量较大，变形效率低的问题。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低计算量的、提高变形效率的用于升力体迎风面自由变形的参数化方法、装置、计算机设备和存储介质。
[0006]一种用于升力体迎风面自由变形的参数化方法，所述方法包括：建立升力体的升力体模型的全局坐标系，确定升力体迎风面待变形部分网格；所述全局坐标系的原点位于升力体头部，ox轴在纵对称面内指向升力体尾部，oy轴在纵对称面内指向升力体上部，oz轴构成右手坐标系；所述迎风面待变形部分为z轴正方向的一半迎风面；提取所述迎风面与纵对称面的交线为第一控制边界，提取所述升力体的外轮廓线为第二控制边界；所述外轮廓线为形成所述升力体模型俯视图外轮廓线的迎风面部分的连线；根据所述第一控制边界和所述第二控制边界在oxz平面的投影得到二维控制框，通过在所述二维控制框中均匀布置网格得到多个控制点；根据所述迎风面待变形部分网格的网格点的全局坐标计算所述网格点的局部坐标，根据所述控制点的全局坐标得到所述控制点的局部坐标，根据所述网格点的局部坐标和所述控制点的局部坐标，构建所述网格点与所述控制点之间的映射关系；所述局部坐标系的方向分别与全局坐标系的方向重合；通过设置所述控制点沿方向的变形量，得到所述网格点沿y方向的坐标变化量，根
据所述坐标变化量得到变形后的网格点坐标；其中方向上局部坐标为1的所述控制点沿方向的变形量为0；将所述变形后的网格点坐标与预先设置的载荷几何约束进行比较，当不满足所述载荷几何约束时，根据牛顿迭代法调整所述控制点沿方向的变形量，直到所述变形后的网格点坐标满足所述载荷几何约束，对z轴负方向的另一半迎风面进行对称变形，完成迎风面网格变形。
[0007]在其中一个实施例中，还包括：根据x坐标将迎风面分成若干区域；寻找每一区域中迎风面上z坐标值最大和最小的点；将所述z坐标值最大和最小的点依次连起来得到所述升力体的外轮廓线。
[0008]在其中一个实施例中，还包括：根据所述第一控制边界和所述第二控制边界在oxz平面的投影得到二维控制框；在所述二维控制框中均匀布置个控制点，其中，l、n分别是方向上网格的数量。
[0009]在其中一个实施例中，还包括：根据所述迎风面待变形部分网格的网格点的全局坐标计算所述网格点的局部坐标为：坐标计算所述网格点的局部坐标为：其中，、为所述网格点的局部坐标；、为所述网格点的全局坐标；和分别是所述迎风面待变形部分的最小和最大x坐标；是根据所述迎风面待变形部分网格点的坐标得到的对应的前缘点的z坐标；为0。
[0010]在其中一个实施例中，还包括：根据所述控制点的全局坐标得到所述控制点的局部坐标为，其中，，i、k为所述控制点的序号。
[0011]在其中一个实施例中，还包括：通过设置所述控制点方向的变形量，得到所述网格点沿y方向的坐标变化量为：其中，表示所述网格点沿y方向的坐标变化量；、为所述网格点的局部坐标；、为控制变形的基函数；表示所述控制点沿方向的变形量；方向上局部坐标为1的所述控制点沿方向的变形量为0，即时，；将所述网格点沿y方向的坐标变化量叠加到所述网格点初始的y坐标上，得到变形
后的网格点坐标。
[0012]在其中一个实施例中，将所述变形后的网格点坐标与预先设置的载荷几何约束进行比较，当不满足所述载荷几何约束时，根据牛顿迭代法调整所述控制点沿方向的变形量，直到所述变形后的网格点坐标满足所述载荷几何约束，对z轴负方向的另一半迎风面进行对称变形，完成迎风面网格变形之后，还包括：根据所述迎风面与底部的交线发生的变化，使用二维动网格技术对底部网格的y、z坐标进行变形。
[0013]一种用于升力体迎风面自由变形的参数化装置，所述装置包括：迎风面待变形部分网格确定模块，用于建立升力体的升力体模型的全局坐标系，确定升力体迎风面待变形部分网格；所述全局坐标系的原点位于升力体头部，ox轴在纵对称面内指向升力体尾部，oy轴在纵对称面内指向升力体上部，oz轴构成右手坐标系；所述迎风面待变形部分为z轴正方向的一半迎风面；控制边界确定模块，用于提取所述迎风面与纵对称面的交线为第一控制边界，提取所述升力体的外轮廓线为第二控制边界；所述外轮廓线为形成所述升力体模型俯视图外轮廓线的迎风面部分的连线；控制点确定模块，用于根据所述第一控制边界和所述第二控制边界在oxz平面的投影得到二维控制框，通过在所述二维控制框中均匀布置网格得到多个控制点；映射关系确定模块，用于根据所述迎风面待变形部分网格的网格点的全局坐标计算所述网格点的局部坐标，根据所述控制点的全局坐标得到所述控制点的局部坐标，根据所述网格点的局部坐标和所述控制点的局部坐标，构建所述网格点与所述控制点之间的映射关系；所述局部坐标系的方向分别与全局坐标系的方向重合；y方向变形模块，用于通过设置所述控制点沿方向的变形量，得到所述网格点沿y方向的坐标变化量，根据所述坐标变化量得到变形后的网格点坐标；载荷几何约束判断模块，用于将所述变形后的网格点坐标与预先设置的载荷几何约束进行比较，当不满足所述载荷几何约束时，根据牛顿迭代法调整所述控制点沿方向的变形量，直到所述变形后的网格点坐标满足所述载荷几何约束，对z轴负方向的另一半迎风面进行对称变形，完成迎风面网格变形。
[0014]一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：建立升力体的升力体模型的全局坐标系，确定升力体迎风面待变形部分网格；所述全局坐标系的原点位于升力体头部，ox轴在纵对称面内指向升力体尾部，oy轴在纵对称面内指向升力体上部，oz轴构成右手坐标系；所述迎风面待变形部分为z轴正方向的一半迎风面；提取所述迎风面与纵对称面的交线为第一控制边界，提取所述升力体的外轮廓线为第二控制边界；所述外轮廓线为形成所述升力体模型俯视图外轮廓线的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于升力体迎风面自由变形的参数化方法，其特征在于，所述方法包括：建立升力体的升力体模型的全局坐标系，确定升力体迎风面待变形部分网格；所述全局坐标系的原点位于升力体头部，ox轴在纵对称面内指向升力体尾部，oy轴在纵对称面内指向升力体上部，oz轴构成右手坐标系；所述迎风面待变形部分为z轴正方向的一半迎风面；提取所述迎风面与纵对称面的交线为第一控制边界，提取所述升力体的外轮廓线为第二控制边界；所述外轮廓线为形成所述升力体模型俯视图外轮廓线的迎风面部分的连线；根据所述第一控制边界和所述第二控制边界在oxz平面的投影得到二维控制框，通过在所述二维控制框中均匀布置网格得到多个控制点；根据所述迎风面待变形部分网格的网格点的全局坐标计算所述网格点的局部坐标，根据所述控制点的全局坐标得到所述控制点的局部坐标，根据所述网格点的局部坐标和所述控制点的局部坐标，构建所述网格点与所述控制点之间的映射关系；所述局部坐标系的方向分别与全局坐标系的方向重合；通过设置所述控制点沿方向的变形量，得到所述网格点沿y方向的坐标变化量，根据所述坐标变化量得到变形后的网格点坐标；其中方向上局部坐标为1的所述控制点沿方向的变形量为0；将所述变形后的网格点坐标与预先设置的载荷几何约束进行比较，当不满足所述载荷几何约束时，根据牛顿迭代法调整所述控制点沿方向的变形量，直到所述变形后的网格点坐标满足所述载荷几何约束，对z轴负方向的另一半迎风面进行对称变形，完成迎风面网格变形。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提取所述升力体的外轮廓线为第二控制边界；所述外轮廓线为形成所述升力体模型俯视图外轮廓线的迎风面部分的连线，包括：根据x坐标将迎风面分成若干区域；寻找每一区域中迎风面上z坐标值最大和最小的点；将所述z坐标值最大和最小的点依次连起来得到所述升力体的外轮廓线。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第一控制边界和所述第二控制边界在oxz平面的投影得到二维控制框，通过在所述二维控制框中均匀布置网格得到多个控制点，包括：根据所述第一控制边界和所述第二控制边界在oxz平面的投影得到二维控制框；在所述二维控制框中均匀布置个控制点，其中，l、n分别是方向上网格的数量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述迎风面待变形部分网格的网格点的全局坐标计算所述网格点的局部坐标，包括：根据所述迎风面待变形部分网格的网格点的全局坐标计算所述网格点的局部坐标为：
其中，、为所述网格点的局部坐标；、为所述网格点的全局坐标；和分别是所述迎风面待变形部分的最小和最大x坐标；是根据所述迎风面待变形部分网格点的坐标得到的对应的前缘点的z坐标；为0。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述控制点的全局坐标得到所述控制点的局部坐标，包括：根据所述控制点的全局坐标得到所述控制点的局部坐标为，其中，，i、k为所述控制点的序号。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过设置所述控制点沿方向的变形量，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：丰志伟，张斌，黄浩，杨涛，张青斌，葛建全，张国斌，吴昊，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：