[發明專利]一種快速分割CFD計算網格的方法

有效

• 申請號: 201611074748.1
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106780747B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 王剛;劉毅;陳鑫;任炯;朱仕斌;秦夢竹
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06T17/30
• 分類號: G06T17/30;G06T7/11
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發明提出一種快速分割CFD計算網格的方法，該方法是計算流體力學中的一種能夠實現快速分割流場網格、高效提取流場信息的算法。為實現流場網格的快速分割，采用分類排序的方法，根據當前節點或單元與指定區域空間位置關系，先后對每個網格節點和網格單元的編號進行調整，并重新排序，進而提取新序列的部分數據，在確保網格空間拓撲結構保持不變的前提下，僅用一次數據遍歷就可實現單個/多個指定區域網格的分割提取，從而現了高效網格分割的目的。

技術領域

本發明屬于計算流體力學技術領域，具體為一種快速分割CFD計算網格的方法，能夠實現快速分割流場網格、高效提取流場指定區域流動信息的目的。

背景技術

在計算流體力學(CFD)中，網格是進行流場數值模擬的基礎，是將流動的計算區域離散成一系列空間分布點或者微元的集合。網格的空間拓撲結構可以分為結構網格和非結構網格兩類，其中非結構網格因其具有更大的幾何靈活性，對復雜外形良好的適應性等一系列有點，而受到了計算流體力學界的廣泛重視，并且得到了迅速的發展和應用。二維非結構網格由三角形網格單元、四邊形網格單元，以及有這兩種基本元素構成的廣義多邊形網格單元構成；三維非結構網格由四面體單元、金字塔單元、三棱柱單元、四棱柱單元以及由這些基本元素組合構成的廣義多面體網格單元中的一種或多種按照一定次序排列所構成。

近年來，隨著計算流體力學的發展，需要解決越來越復雜的物理問題，網格規模隨之越來越大，涉及的數據處理和存儲量呈現巨額增加。CFD計算最終是需要計算程序來執行的，程序的并行化是提高計算機計算速度和處理能力、解決大型而復雜的計算問題的一種有效手段。在眾多的并行機制中，基于MPI消息傳遞模式的并行計算因其可擴展性好、并行效率高等優點受到廣泛青睞，但在CFD并行計算的前處理中就會涉及到棘手的網格分塊問題，如何實現計算網格的快速分割，如何確保分塊網格的所有單元空間上相對集中、能夠形成一個單連通域，是提高并行計算效率、甚至是保證計算正確性的關鍵因素之一。

海量的計算網格對CFD后處理也提出了更高的要求，需要更強的計算資源以滿足全部流動參數的分析處理，需要更大計算內存來適應全部計算域的流動顯示。然而，在一般情況下，CFD后處理過程更注重近場的流動情況而忽略遠場流動信息。針對CFD后處理中的這一特點，如何快速分割并提取所關注區域流場就成為了有效降低CFD后處理中降低計算量的有效技術手段之一。

目前，網格分割有手動分割和程序自動分割兩種方式。其中手動分割存在工作量大，分割區域固化，難以實現自適應網絡分割的目的；現有的程序自動分割方法主要是針對CFD前處理的需要，以滿足提高并行計算效率、降低數據交換量為原則，但現有的程序自動分割方法不能實現在CFD后處理中按照需求提取所關注的流場網格目的。

發明內容

為了實現CFD計算的網格快速分割、有效降低CFD流場后處理中的計算量，并能夠根據需要提取任意指定區域網格信息的目的，本發明提出了一種快速分割CFD計算網格的方法。該方法不僅能夠快速分割計算網格、降低計算流體力學中流場后處理計算量，還能夠實現快速提取任意單塊、多塊指定區域的網格信息和流場信息。

本發明的技術方案為：

所述一種快速分割CFD計算網格的方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：根據需要分割出的網格區域，按照網格節點數據存儲的順序遍歷整個網格區域中的所有網格節點，根據網格節點坐標判斷其是否處于需要分割出的網格區域中，同時計算所有網格節點的步進量：

對于處于需要分割出的網格區域中的網格節點，其步進量為：i-n，其中i表示該網格節點為第i個被找到的處于需要分割出的網格區域中的網格節點，n表示該網格節點在整個網格區域的網格節點數據存儲順序編號；