[發明專利]基于格子Boltzmann方法的并行CFD方法

有效

• 申請號: 201310274574.3
• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN103345580A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 宋安平;劉智翔;鄭漢垣;徐磊;張武
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G06F17/30
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.基于格子Boltzmann方法的并行CFD方法，是提供時間、空間全離散的格子Boltzmann方法與并行計算相適應的一種新型的全并行高效算法，其特征在于：針對給定的實際流體計算問題，能夠采用該方法進行高效模擬，具體操作步驟如下：

根據實際計算問題的需要，給定計算參數并保存為ini格式參數文件，讀取該參數文件；具體步驟包括：

A1、主進程讀入參數文件；

A2、主進程將讀入的參數文件內容發送到其余各個進程中；

根據步驟A中提供的面網格stl文件存儲位置，讀入該文件；具體步驟包括：

B1、主進程讀入面網格stl文件；

B2、主進程將讀入的面網格數據發送到其余各個進程中；

根據步驟A和步驟C中的內容，分布式并行進行網格剖分；

根據參數文件中的計算要求，每個計算節點將其負責的笛卡爾網格進行初始化；

利用開發的高可擴展性的并行格子Boltzmann方法進行并行迭代計算，直到滿足參數文件中的精度需求為止；

輸出計算的結果；具體步驟如下：

F1、主計算節點輸出物面結果和流場結果，結果的輸出格式為Tecplot/VTK文件格式；

F2、其余計算節點按照順序將物面和流場計算結果輸入到主節點輸出的結果后面，形成完整的物面和流場計算結果；

物面和流場計算結果的可視化：主要采用Tecplot商業軟件或者ParaView開源軟件。

2.根據權利要求1所述的基于格子Boltzmann方法的并行CFD方法，其特征在于：所述步驟C的分布式得并行進行網格剖分，具體步驟如下：

C1、根據參數文件中的計算參數和面網格的信息，將各個計算節點所負責的網格剖分區域進行劃分；具體步驟包括：

C11、根據計算節點n和流場區域大小，將流場區域?x、y、z三個方向均勻劃分為n等份，每個計算節點其中的一份，即每個進程負責的范圍為：

x∈[min_x_i,?max_x_i]、y∈[min_y_i,?max_y_i]、z∈[min_z_i,?max_z_i]；

式中min_x_i代表流場區域x方向的最小值，max_x_i代表流場區域x方向的最大值，min_y_i代表流場區域y方向的最小值，max_y_i代表流場區域y方向的最大值，min_z_i代表流場區域z方向的最小值，max_z_i代表流場區域z方向的最大值；

C12、根據步驟A中讀入的參數文件中的網格尺寸size，每個計算節點中都將其負責的一份分別向x、y、z三個方向都增加和減少一個size，即每個進程負責的范圍為：

x∈[min_x_i-size,?max_x_i+size]、y∈[min_y_i-size,?max_y_i+size]、z∈[min_z_i-size,?max_z_i+size]；

C2、每個計算節點對各自負責的范圍進行網格剖分，同時判斷各個網格點的類型；具體步驟為：

C21、生成初始笛卡爾網格；

C22、判斷每個網格點與物面相交的情況；

C3、每個計算節點中對固體內部即物面包圍形成的網格點進行刪除。