基于分布密度控制函数的流体网格边界离散控制方法技术

本申请公开了一种基于分布密度控制函数的流体网格边界离散控制方法，本申请的技术点对应了当前的网格生成密度控制技术，提供了一种基于分布密度控制函数的边界离散控制方法。能够有效提升网格分布密度的控制性，解决在传统的边界离散控制方法中控制性不足，以及对于非几何特征区域难以进行密度控制的难题。除了在提升控制性方面，该方法还可用于提升网格质量，为进一步提高网格密度的自动性以及多样性上提供了可能。本申请中的方法适用于行政、商业、金融、管理、监督或预测目的数据处理系统或方法；其他类目不包含的专门适用于行政、商业、金融、管理、监督或预测目的数据处理系统或方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
基于分布密度控制函数的流体网格边界离散控制方法


[0001]本申请属于数据处理研究领域，特别涉及一种基于分布密度控制函数的流体网格边界离散控制方法。

技术介绍

[0002]计算流体力学是一种采用数值方法模拟流体流动的技术，该技术广泛应用于航空、建筑、流体机械等领域。在采用计算流体力学技术对目标区域内的空气流动进行模拟的第一步就是对空间区域划分网格。随着计算流体技术的推向工程应用，计算对象的形状越来越复杂。
[0003]在网格生成中，由于计算精度和效率的要求，往往需要考虑最终网格密度分布的合理性。可见，如何较为合理的为流体力学模型划分网格，提高网格划分的可控性，成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决所述现有技术的不足，本申请提供了一种基于分布密度控制函数的流体网格边界离散控制方法，本申请的技术点对应了当前的网格生成密度控制技术，提供了一种基于分布密度控制函数的边界离散控制方法。能够有效提升网格分布密度的控制性，解决在传统的边界离散控制方法中控制性不足，以及对于非几何特征区域难以进行密度控制的难题。除了在提升控制性方面，该方法还可用于提升网格质量，为进一步提高网格密度的自动性以及多样性上提供了可能。本申请中的方法适用于行政、商业、金融、管理、监督或预测目的数据处理系统或方法；其他类目不包含的专门适用于行政、商业、金融、管理、监督或预测目的数据处理系统或方法。
[0005]本申请所要达到的技术效果通过以下方案实现：
[0006]第一方面，本说明书提供一种基于分布密度控制函数的流体网格边界离散控制方法，所述方法包括：
[0007]获取气动模型的文件；
[0008]在预设的第一约束条件的约束下，确定出所述气动模型包含的各初始离散点；
[0009]对所述各初始离散点进行拟合，得到用于表征任意一个初始离散点的分布密度的、连续的原始分布密度函数；
[0010]基于用于表征位于所述气动模型边界的至少部分点的密度分布变化量的整体变化函数，对所述原始分布密度函数进行修正，将所述原始分布密度函数转化为中间函数；
[0011]在使得目标函数表征的离散点的数量与初始离散点的数量相同的条件下，采用迭代函数对所述中间函数进行迭代处理，得到目标函数；其中，所述迭代函数使得所述中间函数在取值较大时获得较小的变化量，并且使得所述中间函数在取值较小时获得较大的变化量；
[0012]基于所述目标函数进行求解，得到所述气动模型的各目标离散点；
[0013]基于包含所述各目标离散点的气动模型，进行气动分析。
[0014]在本说明书一个可选的实施例中，所述第一约束条件包含以下至少一种：
[0015]曲率约束条件、短边约束条件、邻接边界尺寸约束条件、增长率约束条件。
[0016]在本说明书一个可选的实施例中，对所述各初始离散点进行拟合，得到用于表征任意一个初始离散点的分布密度的、连续的原始分布密度函数，包括：
[0017]遍历所述各初始离散点，确定所述各初始离散点的分布密度值；
[0018]采用多项式拟合的方法，基于最小二乘法，对所述分布密度值进行拟合，得到的公式为：
[0019][0020]式中，L表示所拟合的曲线与初始离散点的距离的平方和；i表示第i个初始离散点；a
k
表示第k个多项式系数；s
i
表示第i个初始离散点的弧长(横坐标值)；n表示初始离散点的数量；y
i
表示第i个初始离散点的分布密度(纵坐标值)；
[0021]根据对各a
i
的偏导为0，可转化为矩阵形式：
[0022][0023]采用高斯消元法对所述矩阵式各项系数进行求解，得到的原始分布密度函数为：
[0024][0025]式中，Ed(s
i
)表示第i个初始离散点的分布密度。
[0026]在本说明书一个可选的实施例中，基于用于表征位于所述气动模型边界的至少部分点的密度分布变化量的整体变化函数，对所述原始分布密度函数进行修正，将所述原始分布密度函数转化为中间函数，包括：
[0027]获取所述气动模型边界的至少部分点的密度分布变化量；
[0028]采用Lagrange插值法对所述密度分布变化量进行处理，以构造出整体变化函数q(s)；
[0029]采用求和转换的方式对原始分布密度函数进行处理，得到的中间函数为：
[0030]g(s)＝Ed(s)+q(s)。
[0031]在本说明书一个可选的实施例中，在使得目标函数表征的离散点的数量与初始离散点的数量相同的条件下，采用迭代函数对所述中间函数进行迭代处理，得到目标函数之前，所述方法还包括：
[0032]根据所述中间函数的最大值和最小值生成第一值d；并且，生成取值在0至1之间的第二值μ；其中，第一值为：
[0033]d＝k(g
max
(s)+g
min
(s))，0.5≤k
[0034]根据所述第一值和所述第二值，构造得到的迭代函数为：
[0035]Q(s)＝μ*(g(s)
‑
d)。
[0036]在本说明书一个可选的实施例中，在使得目标函数表征的离散点的数量与初始离散点的数量相同的条件下，采用迭代函数对所述中间函数进行迭代处理，得到目标函数，包括：
[0037]确定初始离散点的数量为：
[0038]确定第二约束条件为：并且，确定第三约束条件为：
[0039]采用迭代函数对所述中间函数进行迭代处理，在处理结果满足第二约束条件时，确定目标函数为g
′
(s)＝g
i+1
(s)；在处理结果满足第三约束条件时，确定目标函数为
[0040]在本说明书一个可选的实施例中，基于所述目标函数进行求解，得到所述气动模型的各目标离散点，包括：
[0041]确定所述气动模型较处理之前的离散段数的增量；其中，任意一个离散段[s
i
，s
i+1
]的增量可表示为
[0042]以三维曲线的参数坐标对所述增量进行转化，得到转化后的增量可表示为
[0043]根据所述初始离散点的数量得到第三值，表示为：ΔAs＝Ae/N；其中，N是最接近所述初始离散点的数量的整数；
[0044]确定参数坐标满足以第三值为约束的迭代算法的离散点，作为目标离散点；其中，以第三值为约束的迭代算法表示为：
[0045]以及，
[0046][0047]目标离散点表示为：t
k
＝t
i
+kAt，t
k+1
＝t
i+1
+(k+1)Δt。
[0048]第二方面，本说明书提供一种基于分布密度控制函数的流体网格边界离散控制装置，用于实现第一方面中的方法。
[0049]第三方面，本说明书提供一种电子设备，包括：
[005本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分布密度控制函数的流体网格边界离散控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取气动模型的文件；在预设的第一约束条件的约束下，确定出所述气动模型包含的各初始离散点；对所述各初始离散点进行拟合，得到用于表征任意一个初始离散点的分布密度的、连续的原始分布密度函数；基于用于表征位于所述气动模型边界的至少部分点的密度分布变化量的整体变化函数，对所述原始分布密度函数进行修正，将所述原始分布密度函数转化为中间函数；在使得目标函数表征的离散点的数量与初始离散点的数量相同的条件下，采用迭代函数对所述中间函数进行迭代处理，得到目标函数；其中，所述迭代函数使得所述中间函数在取值较大时获得较小的变化量，并且使得所述中间函数在取值较小时获得较大的变化量；基于所述目标函数进行求解，得到所述气动模型的各目标离散点；基于包含所述各目标离散点的气动模型，进行气动分析。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一约束条件包含以下：曲率约束条件、短边约束条件、邻接边界尺寸约束条件、增长率约束条件。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述各初始离散点进行拟合，得到用于表征任意一个初始离散点的分布密度的、连续的原始分布密度函数，包括：遍历所述各初始离散点，确定所述各初始离散点的分布密度值；采用多项式拟合的方法，基于最小二乘法原理，得到的公式为：式中，L表示所拟合的曲线与所述初始离散点的距离的平方和；i表示第i个初始离散点；a
k
表示第k个多项式系数；s
i
表示第i个初始离散点的弧长；n表示初始离散点的数量；y
i
表示第i个初始离散点的分布密度；根据对各a
i
的偏导为0，可转化为矩阵形式：采用高斯消元法对所述矩阵式各项系数进行求解，得到的原始分布密度函数为：式中，Ed(s
i
)表示第i个初始离散点的分布密度。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，基于用于表征位于所述气动模型边界的至少部分点的密度分布变化量的整体变化函数，对所述原始分布密度函数进行修正，将所述原
始分布密度函数转化为中间函数，包括：获取所述气动模型边界的至少部分点的密度分布变化量；采用Lagrange插值法对所述密度分布变化量进行处理，以构造出整体变化函数q(s)；采用求和转换的方式对原始分布密度函数进行处理，得到的中间函数为：g(s)＝Ed(s)+q(s)。5.如权利要求1所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞宇飞，刘杨，彭涛，陈浩，谢冬香，
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：