【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及流体力学计算方法，具体而言，涉及一种基于流场伴随方程的笛卡尔网格自适应加密方法。
技术介绍
1、网格自适应加密技术是提高流动数值模拟效率和准确性的有效手段之一，目的是提高输出函数(升力、阻力或力矩)的计算准确性。如何建立可靠的自适应准则是网格自适应处理的关键问题之一。
2、自适应准则的核心是构造各种自适应探测器，不同的探测器对应不同的网格自适应加密方法。目前，主要构造自适应探测器的典型方法为基于流场特征的传统方法，在该方法中，认为激波等变量梯度大的区域离散误差也较大，需要进行网格加密。但是并不是所有的流动特征附近的误差都会对目标输出函数产生影响，流动特征附近的加密并不意味着目标输出函数的误差一定会减小。耗费了巨大的计算量而不能有效提高输出函数的计算准确性，是限制网格自适应方法在工程计算中广泛应用的主要因素之一。
3、因此亟需一种不通过识别流场特征来间接地指出对输出函数误差贡献大的区域的方法，以准确定位流场中输出函数误差较大的区域，确保网格加密在正确的位置进行。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在并不是所有的流动特征附近的误差都会对目标输出函数产生影响，流动特征附近的加密并不意味着目标输出函数的误差一定会减小，现有构造自适应探测器的典型方法难以准确定位流场中输出函数误差较大的区域，而且计算量巨大的技术问题之一。
2、为此，本专利技术提供了一种基于流场伴随方程的笛卡尔网格自适应加密方法。
3、本专利技术提
4、导入计算数模，生成初始笛卡尔网格；
5、设置笛卡尔网格目标函数的全局误差阈值；
6、在当前笛卡尔网格上采用格心格式有限体积法求解三维可压缩无粘流动控制方程；
7、根据三维可压缩无粘流动控制方程的流场解在当前笛卡尔网格上求解流场伴随方程；
8、对当前笛卡尔网格进行预加密得到笛卡尔细网格，采用插值方法计算笛卡尔细网格上的流场插值解和伴随插值解；
9、计算当前笛卡尔网格单元的伴随自适应探测器值，根据自适应判据，标记需要加密的当前笛卡尔网格单元；
10、对标记的待加密的笛卡尔网格单元进行加密；
11、将剖分成细网格后新增加的网格点投影到物面上优化物面网格单元质量；
12、判断当前笛卡尔网格中是否所有网格单元的伴随自适应探测器值满足设定阈值要求，当所有网格单元的伴随自适应探测器值满足设定阈值要求时终止自适应加密过程。
13、根据本专利技术上述技术方案的基于流场伴随方程的笛卡尔网格自适应加密方法，还可以具有以下附加技术特征：
14、在上述技术方案中，所述三维可压缩无粘流动控制方程为：
15、
16、其中，表示方程的解向量，定义为流场守恒变量，即通过三维可压缩无粘流动控制方程求得的流场解；为流场分别在x、y、z方向上的对流通量；t为时间；
17、所述在当前笛卡尔网格上采用格心格式有限体积法求解三维可压缩无粘流动控制方程，包括：
18、对流通量的离散采用耦合人工粘性的jameson中心格式，人工粘性通量包括二阶耗散和四阶耗散，时间推进采用显式四步runge-kutta格式。
19、在上述技术方案中，所述流场伴随方程为：
20、
21、
22、其中，为当前笛卡尔网格上的伴随变量，即通过流场伴随方程求得的伴随解；为虚拟时间项，为虚拟时间，为当前笛卡尔网格单元的体积，为当前笛卡尔网格上流场伴随方程的残差；为当前笛卡尔网格上三维可压缩无粘流动控制方程的残值，为当前笛卡尔网格上的流场守恒变量，为当前笛卡尔网格上的目标函数；
23、所述在当前笛卡尔网格上求解流场伴随方程的方法包括：
24、通过在流场伴随方程中添加虚拟时间项进行迭代求解，其中，迭代收敛的条件为流场伴随方程的残差等于0；
25、对流通量的离散采用耦合人工粘性的jameson中心格式，人工粘性通量包括二阶耗散和四阶耗散，采用时间推进的方法求解虚拟时间项，时间推进采用显式四步runge-kutta格式。
26、在上述技术方案中，所述对当前笛卡尔网格进行预加密得到笛卡尔细网格的约束条件包括将细网格嵌入在粗网格内部；
27、所述插值方法包括线性插值方法或二次多项式插值方法。
28、在上述技术方案中，所述当前笛卡尔网格单元的伴随自适应探测器值的计算方法为：
29、
30、其中，为当前笛卡尔网格单元的自适应参数，为笛卡尔网格目标函数的全局误差阈值分配至每个笛卡尔网格单元的允许误差；
31、根据减小剩余误差项原则设计自适应判据，其中，将利用收敛方法求得的细网格单元的流动解与利用插值方法求得的细网格单元的流动插值解之间的误差定义为第一误差；将利用收敛方法求得的细网格单元的伴随解与利用插值方法求得的细网格单元的伴随插值解之间的误差定义为第二误差；
32、所述当前笛卡尔网格单元的自适应参数的计算方法包括：
33、分别根据第一误差和第二误差计算目标函数的剩余误差项，得到第一剩余误差项和第二剩余误差项；
34、将第一剩余误差项和第二剩余误差项的绝对值之和的平均值作为当前笛卡尔网格单元的自适应参数。
35、在上述技术方案中，将细网格单元的高、低阶流动插值解之差近似为第一误差；
36、和/或，将细网格单元的高、低阶伴随插值解之差近似为第二误差。
37、在上述技术方案中，所述当前笛卡尔网格单元的自适应参数的计算公式为：
38、
39、其中，为细网格单元编号，为细网格单元上的高阶流动插值解，为细网格单元上的低阶流动插值解，为细网格单元上的高阶伴随插值解，为细网格单元上的低阶伴随插值解，为以低阶伴随插值解求得的细网格单元上流场伴随方程的残值，为以低阶流动插值解求得的细网格单元上流动控制方程的残值。
40、在上述技术方案中，将大于设定阈值的网格单元标记为需要加密。
41、在上述技术方案中，将大于设定阈值的网格单元的3层相邻单元标记为需要加密。
42、在上述技术方案中，所述导入计算数模，生成初始笛卡尔网格包括：
43、读入模型几何数据和网格生成控制参数；
44、根据控制参数生成初始均匀网格，并建立初始网格单元的连接关系；
45、对生成的初始网格单元进行几何自适应加密，得到初始笛卡尔网格；
46、删除数模内部与数模相交的笛卡尔网格单元；
47、光滑笛卡尔网格的前锋面，并将光滑后的前锋面顶点投影到物面，生成物面网格。
48、综上所述，由于采用了上述技术特征，本专利技术的有益效果是：
49、基于三维笛卡尔网格、三维可压缩无粘流动控制方程和三维离散流场伴本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于流场伴随方程的笛卡尔网格自适应加密方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于流场伴随方程的笛卡尔网格自适应加密方法，其特征在于，所述三维可压缩无粘流动控制方程为：
3.根据权利要求1所述的基于流场伴随方程的笛卡尔网格自适应加密方法，其特征在于，所述流场伴随方程为：
4.根据权利要求1所述的基于流场伴随方程的笛卡尔网格自适应加密方法，其特征在于，所述对当前笛卡尔网格进行预加密得到笛卡尔细网格的约束条件包括将细网格嵌入在粗网格内部；
5.根据权利要求1所述的基于流场伴随方程的笛卡尔网格自适应加密方法，其特征在于，所述当前笛卡尔网格单元的伴随自适应探测器值的计算方法为：
6.根据权利要求5所述的基于流场伴随方程的笛卡尔网格自适应加密方法，其特征在于，将细网格单元的高、低阶流动插值解之差近似为第一误差；
7.根据权利要求6所述的基于流场伴随方程的笛卡尔网格自适应加密方法，其特征在于，所述当前笛卡尔网格单元的自适应参数的计算公式为：
8.根据权利要求5所述的基于流场伴随方程的
9.根据权利要求8所述的基于流场伴随方程的笛卡尔网格自适应加密方法，其特征在于，将大于设定阈值的网格单元的3层相邻单元标记为需要加密。
10.根据权利要求1所述的基于流场伴随方程的笛卡尔网格自适应加密方法，其特征在于，所述导入计算数模，生成初始笛卡尔网格包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于流场伴随方程的笛卡尔网格自适应加密方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于流场伴随方程的笛卡尔网格自适应加密方法，其特征在于，所述三维可压缩无粘流动控制方程为：
3.根据权利要求1所述的基于流场伴随方程的笛卡尔网格自适应加密方法，其特征在于，所述流场伴随方程为：
4.根据权利要求1所述的基于流场伴随方程的笛卡尔网格自适应加密方法，其特征在于，所述对当前笛卡尔网格进行预加密得到笛卡尔细网格的约束条件包括将细网格嵌入在粗网格内部；
5.根据权利要求1所述的基于流场伴随方程的笛卡尔网格自适应加密方法，其特征在于，所述当前笛卡尔网格单元的伴随自适应探测器值的计算方法为：
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，陈浩，毕林，黄江涛，牟斌，宋超，罗骁，刘杨，庞宇飞，齐龙，
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：
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