基于基准网格的相似外形结构网格自动生成方法技术

本发明专利技术公开一种基于基准网格的相似外形结构网格自动生成方法，包括步骤：基于选定的基准外形构建相应的基准结构网格；获取基准外形的特征尺度；获取基准结构网格的网格数量和其中每条网格线的布点数及两端间距；获取目标外形的特征尺度，该目标外形为被判定为与基准外形相似的待构建相应目标结构网格的一类外形；给定目标结构网格的期望网格数量和计算域外边界参数；根据上述获取量和上述给定量确定目标结构网格的每条网格线的布点数及两端间距；基于确定的目标结构网格的每条网格线的布点数及两端间距生成所述目标结构网格。根据本发明专利技术，能够解决现有复杂外形网格结构的微调因只能通过人为重建网格结构的方式来实现而浪费资源和时间的问题。费资源和时间的问题。费资源和时间的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于基准网格的相似外形结构网格自动生成方法


[0001]本专利技术属于计算流体力学网格生成
，更具体地，涉及一种基于基准网格的相似外形结构网格自动生成方法。

技术介绍

[0002]目前，在利用计算流体力学(CFD)方法解决实际工程问题或者进行相关研究时，需要先基于目标对象的外形构建相应的计算网格。该计算网格生成环节所消耗的时间在整个计算周期中占有很大的比例，是影响整个计算过程效率的重要因素之一。
[0003]现有的计算网格分为结构网格和非结构网格两大类型。其中，非结构网格适用于处理复杂几何结构，但是这类网格的网格数量较多，对计算硬件资源的要求较高，而且在计算粘性流体时，近壁面区域网格质量较差，难以保证计算精度。而结构网格在近壁面区域能够很好地控制流向分布以及边界层方向的网格正交性，具有边界层模拟精度高和计算效率高的优点。因此，结构网格在当前的计算流体力学研究和工程应用中仍然被大量采用。
[0004]然而，在面对复杂外形的网格构建时，结构网格的生成难度大于非结构网格的生成难度。而更为严重的问题是，在需要调整网格数量及改变局部外形尺度时，需要人为重新构建网格，这将耗费大量的人力、物力和时间。由此可见，复杂外形的结构网格生成一直是阻碍CFD工程应用的瓶颈问题之一。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决现有复杂外形网格结构的微调因只能通过人为重建网格结构的方式来实现而浪费资源和时间的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于基准网格的相似外形结构网格自动生成方法，该相似外形结构网格自动生成方法包括以下步骤：
[0007]基于选定的基准外形构建相应的基准结构网格；
[0008]获取所述基准外形的特征尺度；
[0009]获取所述基准结构网格的网格数量和其中每条网格线的布点数及两端间距；
[0010]获取目标外形的特征尺度，所述目标外形为被判定为与所述基准外形相似的待构建相应目标结构网格的一类复杂外形；
[0011]给定所述目标结构网格的期望网格数量和计算域外边界参数；
[0012]根据上述获取量和上述给定量确定所述目标结构网格的每条网格线的布点数及两端间距；
[0013]基于确定的所述目标结构网格的每条网格线的布点数及两端间距生成所述目标结构网格。
[0014]作为优选的是，所述基准外形为人为选择的预定尺度的典型外形。
[0015]作为优选的是，所述基于选定的基准外形构建相应的基准结构网格的步骤基于网格生成软件实现。
[0016]作为优选的是，所述相似外形结构网格自动生成方法还包括：
[0017]将所述获取量作为固定数据源记录在脚本程序中；
[0018]将所述给定量作为非固定数据源记录在所述脚本程序中。
[0019]作为优选的是，所述根据上述获取量和上述给定量确定所述目标结构网格的每条网格线的布点数及两端间距的步骤基于所述脚本程序实现。
[0020]作为优选的是，所述基于确定的所述目标结构网格的每条网格线的布点数及两端间距生成所述目标结构网格的步骤基于所述脚本程度被相应的网格生成软件调用所实现。
[0021]作为优选的是，所述基准外形的特征尺度的获取数量为三个，获取的所述目标外形的三个特征尺度与所述基准外形的三个特征尺度相匹配；
[0022]所述目标结构网格的网格线的布点数的确定方法包括：
[0023]根据以下第一格点数缩放系数计算公式确定三个特征尺度方向上的所述目标结构网格的格点数相对于所述基准结构网格的格点数的缩放系数：
[0024][0025][0026][0027]上式中，λ
ξ
、λ
η
和λ
ζ
为三个特征尺度方向上的所述目标结构网格的格点数相对于所述基准结构网格的格点数的缩放系数，γ
ξ
、γ
η
和γ
ζ
为所述目标外形相对于所述基准外形在三个特征尺度上的尺度缩放系数，n
ξ
、n
η
和n
ζ
为使等式成立的三个特征尺度方向上幂指数，S
n
为所述基准结构网格的网格数量，S
o
为所述目标结构网格的期望网格数量；
[0028]将所述目标结构网格的网格线划分为第一类网格线和第二类网格线，所述第一类网格线为沿所述目标结构网格的三个特征尺度方向分布的网格线，所述第二类网格线为未沿所述目标结构网格的三个特征尺度方向分布的网格线；
[0029]将第一类网格线对应的特征尺度方向上的格点数缩放系数与所述基准结构网格的与该第一类网格线相对应的网格线的布点数的乘积作为该第一类网格线的布点数。
[0030]作为优选的是，所述第二类网格线的布点数的确定方式为：
[0031]获取第二类网格线对应的非特征尺度方向上的格点数缩放系数，将该格点数缩放系数与所述基准结构网格的与该第二类网格线相对应的网格线的布点数的乘积作为该第二类网格线的布点数。
[0032]作为优选的是，根据以下第二格点数缩放系数计算公式确定所述第二类网格线对应的非特征尺度方向上的格点数缩放系数：
[0033][0034]上式中，λ
p
为第二类网格线对应的非特征尺度方向上的格点数缩放系数，γ
p
＝L
po
/L
pn
，L
po
为第二类网格线的尺寸，L
pn
为所述基准结构网格的与该第二类网格线相对应的网格线的尺寸。
[0035]作为优选的是，根据以下网格线两端间距计算公式确定所述目标结构网格的网格线的两端间距：
[0036]Ds
o
＝γ
·
λ
‑1·
Ds
n
[0037]上式中，Ds
o
为所述目标结构网格的网格线的两端间距，Ds
n
为所述基准结构网格的与该网格线相对应的网格线的两端间距，γ为该网格线的几何尺度缩放系数，λ为该网格线的格点数缩放系数。
[0038]本专利技术的有益效果在于：
[0039]在面对复杂外形网格结构的微调问题时，本专利技术基于已知的基准外形的特征尺度，以及基准结构网格的网格数量和其中每条网格线的布点数及两端间距、确定的目标外形特征尺度、给定的目标结构网格的期望网格数量和计算域外边界参数确定目标结构网格的每条网格线的布点数及两端间距，并基于确定的目标结构网格的每条网格线的布点数及两端间距生成目标结构网格。其中，上述目标外形为微调后的基准外形。
[0040]由此可知，当需要对复杂外形网格结构的网格数量和局部外形尺度进行微调时，采用本专利技术的基于基准网格的相似外形结构网格自动生成方法能够获取用于生成目标结构网格的关键参数，即目标结构网格的每条网格线的布点数及两端间距，并基于该关键参数自动生成目标结构网格，从而有效地解决现有复杂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于基准网格的相似外形结构网格自动生成方法，其特征在于，包括：基于选定的基准外形构建相应的基准结构网格；获取所述基准外形的特征尺度；获取所述基准结构网格的网格数量和其中每条网格线的布点数及两端间距；获取目标外形的特征尺度，所述目标外形为被判定为与所述基准外形相似的待构建相应目标结构网格的一类外形；给定所述目标结构网格的期望网格数量和计算域外边界参数；根据上述获取量和上述给定量确定所述目标结构网格的每条网格线的布点数及两端间距；基于确定的所述目标结构网格的每条网格线的布点数及两端间距生成所述目标结构网格。2.根据权利要求1所述的相似外形结构网格自动生成方法，其特征在于，所述基准外形为人为选择的预定尺度的典型外形。3.根据权利要求1所述的相似外形结构网格自动生成方法，其特征在于，所述基于选定的基准外形构建相应的基准结构网格的步骤基于网格生成软件实现。4.根据权利要求1所述的相似外形结构网格自动生成方法，其特征在于，还包括：将所述获取量作为固定数据源记录在脚本程序中；将所述给定量作为非固定数据源记录在所述脚本程序中。5.根据权利要求4所述的相似外形结构网格自动生成方法，其特征在于，所述根据上述获取量和上述给定量确定所述目标结构网格的每条网格线的布点数及两端间距的步骤基于所述脚本程序实现。6.根据权利要求5所述的相似外形结构网格自动生成方法，其特征在于，所述基于确定的所述目标结构网格的每条网格线的布点数及两端间距生成所述目标结构网格的步骤基于所述脚本程度被相应的网格生成软件调用所实现。7.根据权利要求1所述的相似外形结构网格自动生成方法，其特征在于，所述基准外形的特征尺度的获取数量为三个，获取的所述目标外形的三个特征尺度与所述基准外形的三个特征尺度相匹配；所述目标结构网格的网格线的布点数的确定方法包括：根据以下第一格点数缩放系数计算公式确定三个特征尺度方向上的所述目标结构网格的格点数相对于所述基准结构网格的格点数的缩放系数：格的格点数相对于所述基准结构网格的格点数的缩放系数：
上式中，λ
ξ
、λ
η
和λ
ζ
为三个特征尺度方向上的所述目标结构网格的格点数相对于所述基准结构网格的格点数的缩放系数，γ
ξ
、γ
η
和γ
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军旗，许亮，杨武兵，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：