基于非结构网格规则化重构技术的高精度热流计算方法技术

本发明专利技术涉及飞行器流场气动热求解技术领域，公开了一种基于非结构网格规则化重构技术的高精度热流计算方法。该方法从利用初始流场进行特征面提取思想出发，结合激波探测技术和三维激波曲面拟合技术，多次迭代逐步逼近找到符合真实物理解的空间激波面，对物面驻点热流网格进行规则化处理以及对空间激波面附近网格进行二次贴体重构，从而消除因网格随机性排列和扰动引起的数值误差。本发明专利技术提出的方法在保证整体非结构网格快速生成的前提下，通过半自动化网格修复技术，反复迭代重构形成符合物理特征的规则化网格，排除因网格扰动导致的数值计算误差，为高超声速飞行器气动热模拟提供了一种新的快速而精细的模拟方法。了一种新的快速而精细的模拟方法。了一种新的快速而精细的模拟方法。

【技术实现步骤摘要】
基于非结构网格规则化重构技术的高精度热流计算方法


[0001]本专利技术涉及飞行器流场气动热求解
，具体涉及一种高精度求解高超声速飞行器驻点附近热流的求解方法。

技术介绍

[0002]精确预测气动热环境是高超声速飞行器热防护设计的核心技术。当前普遍采用的方法是基于计算流体力学（CFD）技术进行N
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S方程离散求解得到空间流场信息，通过分析流场信息进一步得到飞行器的气动热相关的特性参数。当前的CFD计算方法主要包括基于结构化的网格和非结构化网格两大类，由于热流计算要求对飞行器表面温度梯度进行精准预测，因而基于结构化网格的方法由于网格的规则化排布特性较好通常可以得到较高精度的模拟结果，但结构化网格存在的一个显著问题是网格生成耗时过长，且在复杂外形局部区域拓扑设计困难，这给复杂外形的热流计算带来了很大的挑战；而非结构网格因具有自动化、灵活性和高效率的优点，可以较好地解决飞行器复杂外形的网格生成效率问题，因而基于非结构网格的CFD技术在气动热的数值模拟计算领域得到了越来越多的关注。但非结构网格的应用当前还存在如下问题：（1）由于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于非结构网格规则化重构技术的高精度热流计算方法，其特征在于，包括：步骤1：针对飞行器外形，通过网格软件生成初始的非结构混合网格，对该网格进行流场计算，得到收敛的流场解，获取流场中的压力分布信息；步骤2：根据压力分布信息，在非结构混合网格中判断出重构驻点位置；规则化重构驻点附近的网格；步骤3：根据流场的压力分布信息，对其进行激波探测，遍历所有网格单元进行激波面网格标记，输出激波点；步骤4：去除激波点中的异常点；步骤5：将去除异常点后的激波点进行三维曲面拟合，形成三维激波曲面；步骤6：将三维激波曲面导入步骤1的网格软件，按照在三维激波曲面上生成各向同性三角形网格以及在三维激波曲面上沿其法向方向外推生成三棱柱网格这两个要求重新生成网格，得到新网格；步骤7：利用步骤1中的流场计算结果，插值到新网格上作为初始流场，对该初始流场进行计算，观察初始流场计算结果是否满足热流分布光滑要求，若满足要求，则停止计算，若不满足，则重复步骤2
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6，直到满足要求为止。2.根据权利要求1所述的一种基于非结构网格规则化重构技术的高精度热流计算方法，其特征在于，步骤1中流场的计算是基于雷诺平均N
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S方程的流场求解器实现的。3.根据权利要求1所述的一种基于非结构网格规则化重构技术的高精度热流计算方法，其特征在于，所述步骤2中，采用交叉剖分技术规则化重构驻点附近的网格，具体步骤如下：首先根据步骤1计算的流场中的压力分布信息，获取压力极值区域，即为物面驻点区域；然后在物面驻点区域附近生成各向同性的规则型四边形网格，在四边形网格的基础上，任选一个单元，沿对角线剖分成两个三角形，然后沿已剖分单元的剖分顶点剖分相邻单元，循环进行，直到将所有单元剖分完毕，得到规则排列的三角形网格。4.根据权利要求1所述的一种基于非结构网格规则化重构技术的高精度热流计算方法，其特征在于，所述步骤3中遍历所有网格单元进行激波面网格标记的过程包括：针对网格单元i，循环搜索与该网格单元i相邻的单元进行两两组合，计算该网格单元i和其相邻单元的最大压力突变判据，进行判断，实现激波面网格标记；将所有被标记为激波面网格单元的体心坐标输出，形成一个N*3的数据矩阵；其中，N为被标记为激波面网格单元总个数，数据矩阵中的每一行的数据为各个激波面网格单元的体心坐标值。5.根据权利要求4所述的一种基于非结构网格规则化重构技术的高精度热流计算方法，其特征在于，所述最大压力突变判据的计算公式如...

【专利技术属性】
技术研发人员：张健，张耀冰，程锋，邓亮，贾洪印，李欢，向栋，王新建，李明，马戎，李彬，张培红，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：