基于伴随梯度的变形网格质量优化方法技术

技术编号:43118033 阅读:27 留言:0更新日期:2024-10-26 09:56
本发明专利技术提供了基于伴随梯度的变形网格质量优化方法,涉及网格变形优化设计技术领域。方法包括:对目标物体进行网格划分形成粘性网格,经过网格变形后获取第一变形网格;第一变形网格不满足后续使用需求时,对目标物体重新进行网格划分形成非粘性网格;基于所述非粘性网格构造网格变形质量优化目标函数;推导所述优化目标函数相对设计变量的伴随梯度;根据所述优化目标函数和伴随梯度得到网格单元刚度的最优解;将优化刚度值插值到所述粘性网格中,求解粘性网格系统的刚度方程,获得基于优化刚度的网格节点分布,重新生成第一变形网格。本发明专利技术可以实现网格质量的提升,解决由于网格变形后的单元质量过低导致的计算结果失真或计算过程终止问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及网格变形优化设计,具体而言,涉及一种基于伴随梯度的变形网格质量优化方法


技术介绍

1、在基于计算流体力学(cfd)的航空航天领域,对于飞行器的气动外形优化设计、多体系统运动、气动弹性问题以及控制面运动问题等,网格变形是必不可少的步骤。网格变形的能力直接影响着数值模拟的准确性和稳定性。目前,常用的网格变形方法包括代数方法、弹簧类比法、径向基函数法、显式插值法以及线性弹性法等。

2、其中,线性弹性法是应用最广泛的方法之一,基于线性弹性体力学假设,通过解一个大规模的线性方程组来计算位移场,以实现网格变形。然而,现有技术中存在一些问题,如在面对大变形、大位移的情况下,可能出现局部网格单元的倾斜率过大,甚至出现负体积,无法满足模拟需求。现有技术中存在的问题主要包括网格质量下降、计算离散误差增大、以及收敛到虚假最优等。特别是在基于cfd的气动外形优化设计过程中,由于网格变形引起的负体积等问题,导致优化过程易发散,影响了设计的准确性和可靠性。因此,需要一种能够提高网格质量、减小计算误差、提高优化过程稳定性的新技术来解决这些问题。

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【技术保护点】

1.一种基于伴随梯度的变形网格质量优化方法,应用于网格变形中的线性弹性法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于伴随梯度的变形网格质量优化方法,其特征在于,所述非粘性网格中,网格单元质量的计算方法包括:

3.根据权利要求2所述的基于伴随梯度的变形网格质量优化方法,其特征在于,在所述线性弹性法中,将网格单元原始弹性模量乘以一个系数k作为弹簧系统的弹性模量,将k定义为所述优化目标函数中的设计变量。

4.根据权利要求3所述的基于伴随梯度的变形网格质量优化方法,其特征在于,所述优化目标函数为:

5.根据权利要求4所述的基于伴随梯度...

【技术特征摘要】

1.一种基于伴随梯度的变形网格质量优化方法,应用于网格变形中的线性弹性法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于伴随梯度的变形网格质量优化方法,其特征在于,所述非粘性网格中,网格单元质量的计算方法包括:

3.根据权利要求2所述的基于伴随梯度的变形网格质量优化方法,其特征在于,在所述线性弹性法中,将网格单元原始弹性模量乘以一个系数k作为弹簧系统的弹性模量,将k定义为所述优化目标函数中的设计变量。

4.根据权利要求3所述的基于伴随梯度的变形网格质量优化方法,其特征在于,所述优化目标函数为:

5.根据权利要求4所述的基于伴随梯度的变形网格质量优化方法,其特征在于,所述设计变量k的取值空间为0.5~1.5。

6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员:周金鑫贾洪印吴晓军余婧陈兵刘深深李欢蒋安林张培红罗磊周桂宇崔鹏程莫焘
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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