基于重整化的热仿真数值计算方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术公布了一种基于重整化的热仿真数值计算方法、装置及电子设备。数值计算复杂材料导热性能的核心是计算收敛的温度场，该过程需要大量的计算资源。本发明专利技术通过重整化群的多尺度变换获得一系列和目标导热材料结构相似的简化结构，基于最简结构的仿真温度场，结合元胞仿真函数，对简化结构温度场映射和计算，可以快速收敛得到导热材料的仿真温度场，基于仿真温度场可以计算材料的导热性能。相比于传统的数值计算方法，本发明专利技术可提升仿真温度场几十甚至上百倍的收敛速度。

【技术实现步骤摘要】
基于重整化的热仿真数值计算方法、装置及电子设备
本专利技术涉及数值仿真
，尤其涉及一种基于重整化的热仿真数值计算方法、装置及电子设备。
技术介绍
工业设计过程中，经常需要利用仿真软件，对不同材料结构进行仿真模拟，通过仿真模拟来获得目标结构对应的功能属性，常用的仿真模拟有：热仿真、流场仿真、力学仿真等。仿真模拟的手段是数值计算方法，常用的数值计算方法为：有限元法、有限体积法、有限差分法、格子玻尔兹曼方法等。仿真模拟的过程是：对目标物体进行网格划分，在此基础上，通过数值计算方法不断迭代计算，直到获得收敛的物理场，利用收敛物理场计算出目标物体的功能属性。通常来说网格划分的越细致，则仿真模拟的精度越高，但网格节点增加，相应的计算量会增加，收敛速度会变慢，所需要的计算时间也会变长。仿真模拟过程的绝大部分时间，消耗在物理场的迭代计算。由于导热材料的应用在各种生活领域中，使得热仿真最常用的仿真模拟。随着工业的不断发展，热结构越来越复杂，为了准确对导热材料进行仿真模拟，划分网格越来越细致，数量也越来越多，同样消耗的计算资源和时间成本越来越大。...

【技术保护点】
1.一种基于重整化的热仿真数值计算方法，其特征在于，包括：/n网格划分步骤，用于对目标物体进行网格划分，得到单元格集合体，其中每个单元格只有一种材料属性，该集合体表征目标物体，网格划分后的目标物体视为元胞结构的集合体；/n重整化步骤，用于将目标物体作为第0级结构，从第0级开始，逐级重整化，获得一系列的层级结构，当获得第N级结构后，重整化结束，其中N为正整数；/n第一仿真温度场计算步骤，用于对第N级结构，设置和目标物体相同的温度边界条件，在该边界条件下，计算第N级结构的仿真温度场；/n映射温度场计算步骤，用于从第N级开始，基于第n级的仿真温度场，其中0<n≤N，采用映方式获得第n-1级的映...

【技术特征摘要】
1.一种基于重整化的热仿真数值计算方法，其特征在于，包括：
网格划分步骤，用于对目标物体进行网格划分，得到单元格集合体，其中每个单元格只有一种材料属性，该集合体表征目标物体，网格划分后的目标物体视为元胞结构的集合体；
重整化步骤，用于将目标物体作为第0级结构，从第0级开始，逐级重整化，获得一系列的层级结构，当获得第N级结构后，重整化结束，其中N为正整数；
第一仿真温度场计算步骤，用于对第N级结构，设置和目标物体相同的温度边界条件，在该边界条件下，计算第N级结构的仿真温度场；
映射温度场计算步骤，用于从第N级开始，基于第n级的仿真温度场，其中0<n≤N，采用映方式获得第n-1级的映射物理场；
第二仿真温度场计算步骤，用于设置第n-1级温度场初始值为所述的映射温度场，设置和目标物体相同的仿真边界条件，计算第n-1级的仿真温度场；
迭代步骤，用于重复映射温度场计算步骤和第二仿真温度场计算步骤，直至获得目标物体的仿真温度场；
计算步骤，用于基于所述仿真温度场，计算目标物体的导热性能。


2.根据权利要求1所述的基于重整化的热仿真数值计算方法，其特征在于，所述映射温度场计算步骤，具体包括：
步骤4.1、选取第n级结构的一单元格为目标单元格，将目标单元格在预定方向上相邻的两个单元格的温度值分别作为高温度值边界ml、低温度值边界mr；
步骤4.2、第n级结果的目标单元格对应第n-1级的一个元胞结构，从元胞仿真函数表中选取该元胞结构对应的元胞仿真函数η；
步骤4.3、元胞仿真函数η结合高温度值边界ml、低温度值边界mr，计算出目标单元格对应元胞结构的温度分布；
步骤4.4、遍历第n级结构每一个单元格，重复步骤4.1-步骤4.3，计算出第n-1级结构每个单元格的温度，这些单元格的物理值共同组成映射温度场。


3.根据权利要求2所述的基于重整化的热仿真数值计算方法，其特征在于，元胞仿真函数表的获取通过以下步骤实现：
步骤5.1、选取任意元胞结构，设该元胞结构的左边界为高温度边界，值为ml，右边界为低温度边界，值为mr，其余边界为绝缘边界，在该边界条件下，对选取的元胞结构进行数值仿真，计算该元胞结构的温度场M，其中元胞结构的温度场M是由元胞结构的单元格温度值组成，每个单元格温度记为mi,j，其中i、j是单元格在元胞中的位置；
步骤5.2、基于实际传热过程，每个单元格温度应处于ml和mr之间，以高、低温度边界的温差为标准尺度，m和mr之间差值与标准尺度的比值为单元格系数；
步骤5.3、计算元胞结构每个单元格对应的单元格系数，所有的单元格系数组合为元胞仿真函数，形式为η＝f(d)，其中d为单元格处于元胞结构的位置，可以是二维也可以是三维；
步骤5.4、对所有的元胞结构都采用上述步骤5.1-步骤5.3，元胞仿真函数表。


4.一种基于重整化的热仿真数值计算装置，其特征在于，包括：
网格划分模块，用于对目标物体进行网格划分，得到单元格集合体，其中每个单元格只有一种材料属性，该集合体表征目标物体，网格划分后的目标物体视为元胞结构的集合体；...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙景宝，朱运征，谢安桓，张丹，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：浙江;33