[發明專利]一種基于非結構網格的流動過程數值離散方法

在審

• 申請號: 201710796696.7
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107729286A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 李德波;鄧劍華
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司電力科學研究院;廣東電科院能源技術有限責任公司
• 主分類號: G06F17/11
• 分類號: G06F17/11
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 張春水,唐京橋

技術領域

本發明涉及數值離散技術領域，尤其涉及一種基于非結構網格的流動過 程數值離散方法。

背景技術

計算流體動力學(Computational Fluid Dynamics CFD)技術用于流體機械 內部流動分析及其性能預測，具有成本低，效率高，方便、快捷用時少等優 點。近年來隨著計算流體力學和計算流體動力學及計算機技術的發展,CFD技 術已成為解決各種流體運動和傳熱，以及場問題的強有力、有效的工具，廣 泛應用于水利、水電，航運，海洋，冶金，化工，建筑，環境，航空航天及 流體機械與流體工程等科學領域。

非結構化網格是指網格區域內的內部點不具有相同的毗鄰單元，即與網 格剖分區域內的不同內點相連的網格數目不同，具有很容易控制網格大小和 節點密度、采用隨機的數據結構有利于進行網格自適應、一旦在邊界指定網 格的分布，在邊界之間可以自動生成網格無需分塊或者用戶的干預，而且不 需要在子域之間傳遞信息的優點，但現有技術中，還沒有針對于非結構網格 的流動過程進行的數值離散方法。

所以，提供一種基于非結構網格的流動過程數值離散方法是本領域技術 人員需要解決的技術問題。

發明內容

本發明提供了一種基于非結構網格的流動過程數值離散方法，用于解決 現有技術中缺少針對于非結構網格的流動過程進行的數值離散方法的技術問 題。

本發明提供的一種基于非結構網格的流動過程數值離散方法，包括：

S1：對待求解域進行非結構網格的劃分，得到三角形線性單元和對應的 頂點，對所述頂點進行編號；

S2：選取所述編號為i的頂點為待處理頂點，并將與所述待處理頂點直接 相連的節點作為待離散體，所述待離散體中包含N個三角形線性子單元，將 所述N個三角形線性子單元的外心連接，構建與所述待處理頂點對應的控制 體；

S3：所述三角形線性子單元將所述控制體劃分為N個四邊形子控制體；

S4：關聯一個所述子控制體與對應的穩態擴散的控制方程的積分域，并 采用中點積分近似法將所述穩態擴散的控制方程近似為離散擴散方程；

S5：關聯一個所述子控制體與對應的穩態對流擴散控制方程，并采用中 點積分近似法將所述穩態對流擴散控制方程近似為離散對流擴散方程；

S6：關聯一個所述子控制體與對應的包含體積貢獻的穩態擴散方程，并 將所述離散擴散方程和所述離散對流擴散方程帶入所述包含體積貢獻的穩態 擴散方程，離散為第一體積貢獻穩態擴散離散方程。

優選地，所述對所述頂點進行編號具體包括：

若所述頂點為求解域的非邊界節點，確定與所述非邊界節點直接相連接 的從頂點，并按照逆時針方向對所述從頂點進行排序；

若所述頂點為求解域的邊界節點，確定與所述邊界節點直接相連接的從 頂點，并按照逆時針方向對所述從頂點進行排序，其中，排序的起點為邊界 節點，且所述逆時針方向的連線從所述求解域內穿過；

對邊界進行分段，所述分段后得到的各個段是連續的，且按逆時針排列， 將所述段的所述邊界節點進行局部坐標編號，并按逆時針方向進行排列。

優選地，所述步驟S3之后，步驟S4之前還包括：

確定一個所述四邊形子控制體中與所述待處理頂點非直接相連的兩條邊 分別為第一求解邊和第二求解邊；

所述三角形線性子單元中與所述待處理頂點直接相連的垂直平分線將所 述三角形線性子單元中的非四邊形子控制體部分劃分為第一求解體和第二求 解體，所述第一求解體和所述第二求解體為四邊形，所述第一求解體中包含 所述第一求解邊，所述第二求解體中包含所述第二求解邊。

優選地，所述三角形線性子單元中與所述待處理頂點直接相連的垂直平 分線將所述三角形線性子單元中的非四邊形子控制體部分劃分為第一求解體 和第二求解體，所述第一求解體和所述第二求解體為四邊形，所述第一求解 體中包含所述第一求解邊，所述第二求解體中包含所述第二求解邊之后還包 括：

確定沿著所述第一求解體的非第一求解邊的逆時針方向移動時對應橫坐 標和縱坐標的變化值分別為和確定沿著所述第二求解體的非第二 求解邊的外邊沿逆時針方向移動時對應橫坐標和縱坐標的變化值分別為和其中，f1表示第一求解體，f2表示第二求解體。

優選地，所述步驟S4具體包括：

關聯一個所述子控制體與對應的穩態擴散的控制方程的積分域，其中， 所述穩態擴散的控制方程為：

式中，k為擴散率，A為子控制體面積，n為單位法向量，φ為節點場量；