[發明專利]一種水下航行器回收非定常流場分塊結構網格劃分方法

有效

• 申請號: 201711200154.5
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107832552B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 杜曉旭;張正棟;崔航;關淑苗;鄭澤奇
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發明提出一種水下航行器回收非定常流場分塊結構網格劃分方法，通過將計算域進行分塊，劃分為靜止計算域、航行器計算域、螺旋槳計算域，其中靜止計算域為對整體計算域中切除一個包含水下航行器幾何模型的圓柱計算域后得到的計算域；被切除的圓柱計算域沿圓柱軸向分為航行器計算域、螺旋槳計算域以及兩端的圓柱段計算域；本發明突破傳統的整個計算域采用單一網格劃分的限制，對不同的子塊分別進行結構網格劃分，解決了現有網格數量大、局部網格質量差、動網格設置困難等問題。

技術領域

本發明涉及一種水下航行器回收非定常流場分塊結構網格劃分方法，能夠用于水下航行器回收過程非線性非定常流場數值模擬研究。

背景技術

水下航行器目前在軍用和民用領域都發揮著越來越重要的作用，大航程、長航時、高效率成為研究水下航行器的重要技術指標。但是由于其攜帶能源的限制，故水下航行器水下作業時間和作業效率受到極大的影響，因此目前世界各國都在研究水下航行器的回收技術來提高AUV的作業時間及效率。目前研究水下航行器回收過程主要包括數值模擬研究及實驗研究，由于數值研究方便快捷，故成為研究水下航行器回收的主要手段，而網格劃分又是數值研究的前處理階段，同時是數值研究最重要的環節。由于航行器回收過程與回收裝置具有極小的間隙，能夠產生非定常、非線性的間隙流，故數值模擬航行器回收對計算域網格劃分的精度、質量等都要求極高。

參照圖1。文獻“Hydrodynamic analysis of AUV underwater docking with acone-shaped dock under ocean currents,Ocean Engineering,2014,85(2014):110-126”介紹了一種整個計算域均為非結構網格的傳統網格劃分方法。針對水下航行器回收過程這一特殊問題，非結構網格計算域的網格單元數目相對較大，且局部網格質量較差。同時由于要運用動網格技術模擬水下航行器回收過程，故非結構網格容易造成動網格設置困難以及計算發散等問題。

發明內容

為了對水下航行器回收過程的力學特性及流場特性展開數值模擬，本發明提供了一種新的水下航行器回收非定常流場分塊結構網格劃分方法，通過將計算域進行分塊，突破傳統的整個計算域采用單一網格劃分的限制，對不同的子塊分別進行結構網格劃分，解決了現有網格數量大、局部網格質量差、動網格設置困難等問題。

本發明的技術方案為：

所述一種水下航行器回收非定常流場分塊結構網格劃分方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：在三維幾何軟件中建立航行器模型及回收裝置模型，并將航行器模型及回收裝置模型導入網格劃分軟件中；

步驟2：在網格劃分軟件中創建流體計算域，通過點建立線，然后由線創建面，分別進行part定義；

步驟3：對步驟2建立的計算域進行分割，得到的計算子域包括靜止計算域、航行器計算域、螺旋槳計算域；所述靜止計算域為對步驟2建立的計算域中切除一個包含水下航行器幾何模型的圓柱計算域后得到的計算域；被切除的圓柱計算域沿圓柱軸向分為航行器計算域、螺旋槳計算域以及兩端的圓柱段計算域；將分割后的計算子域分別保存為不同幾何文件；

步驟4：網格劃分軟件分別打開步驟3保存的各個幾何文件，并分別進行以下處理：

對于靜止計算域：

首先創建整體block，然后創建三層內O-block，分別進行點、線、面映射，再刪除無用的block；其中三層內O-block的第一層與回收裝置模型的擴張段最大直徑映射，第二層與回收裝置模型的圓柱段直徑映射，第三層與被切除的圓柱計算域外徑映射；

之后設置網格節點數目，其中對于靠近壁面的網格節點進行加密，對于回收裝置模型圓柱段與被切除的圓柱計算域之間的狹窄間隙的網格節點均勻設置；