一种基于棱柱-多面体混合网格的流体仿真方法技术

本发明专利技术涉及一种基于棱柱

【技术实现步骤摘要】
一种基于棱柱
‑
多面体混合网格的流体仿真方法


[0001]本专利技术涉及计算流体力学仿真
，尤其涉及一种基于棱柱
‑
多面体混合网格的流体仿真方法。

技术介绍

[0002]计算流体力学仿真的流程主要分为几何模型处理、网格生成、数值模拟计算、仿真结果分析等几部分。其中，几何模型处理过程主要对输入几何模型进行几何修复和调整，网格生成过程将几何模型区域离散为四面体、六面体、多面体等简单单元的集合，之后输入求解器进行数值模拟计算，最后对计算得到的压力场、速度场、温度场等物理场进行结果分析，从而为飞机、汽车、轮船等工业制造产品的设计与外形优化、运行性能与效果评估、故障检测等提供有力的信息支撑。
[0003]目前，在流体力学分析中，通常采用四面体网格进行流体模拟仿真分析，计算结果精确度低，计算效率低。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种基于棱柱
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多面体混合网格的流体仿真方法，用以解决现有计算流体力学仿真中通常采用四面体网格单元计算结果不够精确，计算效率低的问题。
[0005]一方面，本专利技术实施例提供了一种基于棱柱
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多面体混合网格的流体仿真方法，包括以下步骤：获取待仿真流体区域对应的几何模型，根据所述几何模型生成附面层
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四面体混合网格模型；在四面体单元区域根据四面体单元中顶点的位置对偶生成顶点对应的多面体单元；在附面层区域根据生成的多面体单元生成棱柱体单元；得到面向流体仿真的棱柱
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多面体混合网格；基于所述棱柱
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多面体混合网格对流体进行仿真。
[0006]基于上述技术方案的进一步改进，在附面层区域根据生成的多面体单元生成棱柱体单元，包括：对于与附面层相临的每个多边形面单元，按照距离多面体单元区域由近到远的顺序将该面单元的每个顶点逐层映射到附面层的每个层面上得到在每个层面上的映射点；同一层面上该面单元对应的映射点顺序相连，相邻层面上该面单元的每个顶点对应的映射点相连，得到棱柱体单元。
[0007]基于上述技术方案的进一步改进，对于与附面层相临的每个多边形面单元，按照距离多面体单元区域由近到远的顺序将该面单元的每个顶点逐层映射到附面层的每个层面上得到在每个层面上的映射点，包括：
若当前顶点是多边形网格特征边上的点，则将其映射到附面层每个层面中与当前顶点对应的点上得到映射点；若当前顶点不是多边形网格特征边上的点，若当前顶点是四面体网格模型的面单元的中心点，则将当前顶点映射到该面单元在附面层每个层面中对应的三角面的中心点；若当前顶点是四面体网格模型的边单元的中心点，则将当前顶点映射到该边单元在附面层每个层面中对应的边的中心点。
[0008]基于上述技术方案的进一步改进，在四面体单元区域根据四面体单元中顶点的位置对偶生成多面体单元，包括：依次遍历每个四面体单元的每个顶点，若当前顶点位于四面体单元区域的内部，则根据当前顶点关联的每个边单元对偶生成当前顶点对应的多面体单元；若当前顶点位于四面体单元区域的表面，则根据当前顶点关联的四面体单元、面单元和边单元对偶生成当前顶点对应的多面体单元。
[0009]基于上述技术方案的进一步改进，根据当前顶点关联的每个边单元对偶生成当前顶点对应的多面体单元，包括：对于当前顶点关联的每个边单元，根据该边单元关联的四面体单元的中心点构建当前顶点对应的一个多边形面；当前顶点对应的所有多边形面构成当前顶点对应的多面体单元。
[0010]基于上述技术方案的进一步改进，若当前顶点位于四面体单元区域的表面，则根据当前顶点关联的四面体单元、面单元和边单元对偶生成当前顶点对应的多面体单元，包括：对于当前顶点关联的位于四面体单元区域内部的每个边单元，根据该边单元关联的四面体单元的中心点构建当前顶点对应的一个多边形面；对于当前顶点关联的位于四面体单元区域表面的每个边单元，根据该边单元关联的四面体单元的中心点、面单元的中心点和该边单元的中心点，构建当前顶点对应的一个多边形面；根据当前顶点关联的位于四面体单元区域表面的面单元和边单元，生成当前顶点对应的位于四面体单元区域表面的多边形面；当前顶点对应的所有多边形面构成当前顶点对应的多面体单元。
[0011]基于上述技术方案的进一步改进，根据当前顶点关联的位于四面体单元区域表面的面单元和边单元，生成当前顶点对应的位于四面体单元区域表面的多边形面，包括：若当前顶点不在四面体网格模型的特征边上，则按照顺时针或逆时针的顺序依次连接当前顶点关联的位于四面体单元区域表面的面单元的中心点和边单元的中心点，构成当前顶点对应的一个多边形面；若当前顶点位于四面体网格模型的特征边上，则计算当前顶点关联的位于四面体单元区域表面的面单元的中心点和边单元的中心点，以每一个位于四面体网格模型的特征边上的中心点为起点，按照顺时针或逆时针的顺序依次连接每个面单元、边单元的中心点直至中心点位于四面体网格模型的特征边上，将当前顶点与起点、最后一个中心点连接，构成当前顶点对应的一个多边形面。
[0012]基于上述技术方案的进一步改进，根据该边单元关联的四面体单元的中心点构建
当前顶点对应的一个多边形面，包括：计算该边单元关联的四面体单元的中心点的共面度，若共面度大于阈值，则按照顺时针或逆时针的顺序依次连接该边单元关联的四面体单元的中心点，构成当前顶点对应的多面体单元的一个多边形面；否则，根据该边单元关联的四面体单元的中心点计算投影面，将该边单元关联的四面体单元的中心点投影在所述投影面上，按照顺时针或逆时针的顺序依次连接投影在所述投影面上的中心点，构成当前顶点对应的多面体单元的一个多边形面。
[0013]基于上述技术方案的进一步改进，采用以下方式计算该边单元关联的四面体单元的中心点的共面度：计算该边单元关联的四面体单元的中心点中每三个相邻中心点所构成的三角形的法向量；计算两两法向量的内积，最小的内积值为该边单元关联的四面体单元的中心点的共面度。
[0014]基于上述技术方案的进一步改进，根据该边单元关联的四面体单元的中心点计算投影面，包括：计算该边单元关联的四面体单元的中心点中每三个相邻中心点所构成的三角形的法向量；计算所有三角形的法向量的均值；计算该边单元关联的四面体单元的中心点的均值；根据法向量的均值和中心点的均值得到投影面。
[0015]与现有技术相比，本实施例提供的基于棱柱
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多面体混合网格的流体仿真方法，首先获取待仿真流体区域对应的几何模型，根据所述几何模型生成附面层
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四面体混合网格模型，其次在四面体单元区域根据四面体单元中顶点的位置对偶生成顶点对应的多面体单元，之后在附面层区域根据生成的多面体单元表面向外推进生成多边形棱柱体单元，从而稳定高效的生成面向流体仿真的边界约束一致的棱柱
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多面体混合网格，最后基于生成的棱柱
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多面体混合网格进行流体仿真分析，由于棱柱
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多面体混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于棱柱
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多面体混合网格的流体仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待仿真流体区域对应的几何模型，根据所述几何模型生成附面层
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四面体混合网格模型；在四面体单元区域根据四面体单元中顶点的位置对偶生成顶点对应的多面体单元；在附面层区域根据生成的多面体单元生成棱柱体单元；得到面向流体仿真的棱柱
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多面体混合网格；基于所述棱柱
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多面体混合网格对流体进行仿真。2.根据权利要求1所述的基于棱柱
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多面体混合网格的流体仿真方法，其特征在于，在附面层区域根据生成的多面体单元生成棱柱体单元，包括：对于与附面层相临的每个多边形面单元，按照距离多面体单元区域由近到远的顺序将该面单元的每个顶点逐层映射到附面层的每个层面上得到在每个层面上的映射点；同一层面上该面单元对应的映射点顺序相连，相邻层面上该面单元的每个顶点对应的映射点相连，得到棱柱体单元。3.根据权利要求2所述的基于棱柱
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多面体混合网格的流体仿真方法，其特征在于，对于与附面层相临的每个多边形面单元，按照距离多面体单元区域由近到远的顺序将该面单元的每个顶点逐层映射到附面层的每个层面上得到在每个层面上的映射点，包括：若当前顶点是多边形网格特征边上的点，则将其映射到附面层每个层面中与当前顶点对应的点上得到映射点；若当前顶点不是多边形网格特征边上的点，若当前顶点是四面体网格模型的面单元的中心点，则将当前顶点映射到该面单元在附面层每个层面中对应的三角面的中心点；若当前顶点是四面体网格模型的边单元的中心点，则将当前顶点映射到该边单元在附面层每个层面中对应的边的中心点。4.根据权利要求1所述的基于棱柱
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多面体混合网格的流体仿真方法，其特征在于，在四面体单元区域根据四面体单元中顶点的位置对偶生成顶点对应的多面体单元，包括：依次遍历每个四面体单元的每个顶点，若当前顶点位于四面体单元区域的内部，则根据当前顶点关联的每个边单元对偶生成当前顶点对应的多面体单元；若当前顶点位于四面体单元区域的表面，则根据当前顶点关联的四面体单元、面单元和边单元对偶生成当前顶点对应的多面体单元。5.根据权利要求4所述的基于棱柱
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多面体混合网格的流体仿真方法，其特征在于，根据当前顶点关联的每个边单元对偶生成当前顶点对应的多面体单元，包括：对于当前顶点关联的每个边单元，根据该边单元关联的四面体单元的中心点构建当前顶点对应的一个多边形面；当前顶点对应的所有多边形面构成当前顶点对应的多面体单元。6.根据权利要求4所述的基于棱柱
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多面体混合网格的流体仿真方法，其特征在于，若当前顶点位于四面体单元区域的表面，则根据当前顶点关联的四面体单元、面单元和边单元对偶生成当前顶点对应的多面体单元，...

【专利技术属性】
技术研发人员：段忠祥，田锋，王明新，
申请(专利权)人：安世亚太科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：