本发明涉及计算流体力学,特别是涉及一种多材料自适应笛卡尔网格生成方法、装置和设备。
背景技术:
1、在航空航天领域,cfd(计算流体力学)数值模拟是重要的环节。目前,计算流体力学中一个持续的障碍就是复杂几何外形的网格生成。随着cfd在飞行器工程实际中的深入应用,模拟中所面临的飞行器几何外形也越来越复杂。网格生成对飞行器至关重要,网格质量的优劣直接关系到飞行器的cfd计算问题的成败,有研究表明,网格生成过程占据飞行器cfd周期中总用时的70%以上。
2、就网格本身而言,可分为结构网格、非结构网格和笛卡尔网格,其中笛卡尔网格因其网格边都平行于笛卡尔坐标系而得名,网格单元不用完全贴合几何表面,而是通过不断加密细分单元来捕捉几何细节。由于笛卡尔网格可以完全自动化生成,而且自适应细化和粗化十分方便,使得网格的质量较好,能够较准确地捕捉流动结构特征。因此,自适应笛卡尔网格方法吸引了很多学者的关注。
3、目前的笛卡尔网格生成方法也存在着不足,它的非贴体特性导致在与壁面相交处会产生大小、形状差异比较大的单元,从而为高精度模拟带来不便,需要结合特定的计算方法。现有笛卡尔网格方法的单元分类只分为与几何相交单元、几何内部单元和几何外部单元,不能根据对多个材料体的几何进行更进一步的分类,而且针对多材料体几何,现有的几何内外判断方法会出现错误,导致飞行器的仿真效果不佳。
技术实现思路
1、基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种多材料自适应笛卡尔网格生成方法、装置和设备,以便改善飞行器的仿真效果。
2、一种多材料自适应笛卡尔网格生成方法,所述方法包括:
3、读取数据存储结构中的表面三角形面元,计算每个表面三角形面元与其最近表面三角形面元的邻近距离,并生成初始网格;所述表面三角形面元是根据飞行器的几何模型生成的;
4、对初始网格中满足特定条件的网格单元进行标记后,对剩余的各个相交网格单元分别进行邻近距离检查,具体为:比较相交网格单元在各个方向上的尺寸,得到相交网格单元的最大尺寸,接着遍历相交网格单元的所有表面三角形面元,从中选取最小邻近距离,根据所述最小邻近距离与所述最大尺寸的比值对相应的相交网格单元进行标记;标记是指是否需要细化;
5、对标记为需要细化的网格单元进行加密和分类,得到飞行器的几何模型的目标网格。
6、一种多材料自适应笛卡尔网格生成装置,所述装置包括:
7、初始网格生成模块,用于读取数据存储结构中的表面三角形面元,计算每个表面三角形面元与其最近表面三角形面元的邻近距离,并生成初始网格;所述表面三角形面元是根据飞行器的几何模型生成的;
8、邻近距离检查模块,用于对初始网格中满足特定条件的网格单元进行标记后,对剩余的各个相交网格单元分别进行邻近距离检查,具体为:比较相交网格单元在各个方向上的尺寸,得到相交网格单元的最大尺寸,接着遍历相交网格单元的所有表面三角形面元,从中选取最小邻近距离,根据所述最小邻近距离与所述最大尺寸的比值对相应的相交网格单元进行标记;标记是指是否需要细化;
9、目标网格生成模块,用于对标记为需要细化的网格单元进行加密和分类,得到飞行器的几何模型的目标网格。
10、一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤:
11、读取数据存储结构中的表面三角形面元,计算每个表面三角形面元与其最近表面三角形面元的邻近距离并生成初始网格;所述表面三角形面元是根据飞行器的几何模型生成的;
12、对初始网格中满足特定条件的网格单元进行标记后,对剩余的各个相交网格单元分别进行邻近距离检查,具体为:比较相交网格单元在各个方向上的尺寸,得到相交网格单元的最大尺寸,接着遍历相交网格单元的所有表面三角形面元,从中选取最小邻近距离,根据所述最小邻近距离与所述最大尺寸的比值对相应的相交网格单元进行标记;标记是指是否需要细化;
13、对标记为需要细化的网格单元进行加密和分类,得到飞行器的几何模型的目标网格。
14、上述一种多材料自适应笛卡尔网格生成方法、装置和设备,首先,读取数据存储结构中的表面三角形面元,计算每个表面三角形面元与其最近表面三角形面元的邻近距离并生成初始网格;接着,对初始网格中满足特定条件的相交网格单元进行标记后,对剩余的各个相交网格单元分别进行邻近距离检查。具体为:比较相交网格单元在各个方向上的尺寸,得到相交网格单元的最大尺寸,接着遍历相交网格单元的所有表面三角形面元,从中选取最小邻近距离,根据所述最小邻近距离与所述最大尺寸的比值对相应的相交网格单元进行标记。最后,对标记为需要细化的网格单元进行加密和分类,得到飞行器的几何模型的目标网格。其中,计算表面三角形面元重心到其他曲面投影点的最小值来作为邻近距离,将这种距离可以用于网格优化过程中,例如判断哪些区域需要细化,确保网格的均匀性和计算精度;通过在表面三角形面元之间建立距离关系,可以更好地控制网格的分辨率和质量;综上,可以根据生成的目标网格获得更好的飞行器仿真结果。
1.一种多材料自适应笛卡尔网格生成方法,其特征在于,所述方法包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,数据存储结构的生成过程如下:
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,计算每个表面三角形面元与其最近表面三角形面元的邻近距离包括:
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,生成初始网格包括:
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对初始网格中满足特定条件的网格单元进行标记,包括:
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在对标记为进行细化的网格单元进行加密和分类之前,还包括:
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对标记为需要细化的网格单元进行加密,包括:
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对标记为需要细化的网格单元进行分类,包括:
9.一种多材料自适应笛卡尔网格生成装置,其特征在于,所述装置包括:
10.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。