[發(fā)明專利]基于流函數(shù)分?jǐn)?shù)坐標(biāo)系變換的流動(dòng)邊界層數(shù)值分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910146376.6
• 申請(qǐng)日: 2019-02-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110032756B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 水沛;王成恩;王毅力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/28
• 分類號(hào): G06F30/28;G06F119/14;G06F113/08
• 代理公司: 上海旭誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

1.一種基于流函數(shù)分?jǐn)?shù)坐標(biāo)系變換的流動(dòng)邊界層數(shù)值分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1、構(gòu)建一個(gè)二維或三維流體區(qū)域作為仿真環(huán)境；

步驟2、設(shè)置所述仿真環(huán)境的初始參數(shù)，進(jìn)行仿真環(huán)境的配置和初始化；

步驟3、對(duì)所要研究的流動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行抽象，建立物理模型，選擇相應(yīng)的控制方程；

步驟4、設(shè)置所述仿真環(huán)境的形狀參數(shù)，根據(jù)所述形狀參數(shù)貼體建立空間坐標(biāo)系；

步驟5、定義所述仿真環(huán)境的流函數(shù)，根據(jù)邊界層發(fā)生質(zhì)量變動(dòng)情況，將之標(biāo)準(zhǔn)化為流函數(shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將所述空間坐標(biāo)系變換為空間-流函數(shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)坐標(biāo)系；

步驟6、定義所述仿真環(huán)境的求解器，進(jìn)行控制方程的離散求解；

步驟7、所述仿真環(huán)境根據(jù)計(jì)算域在沿邊界表面前進(jìn)方向的位置判斷仿真是否結(jié)束，如未結(jié)束則會(huì)進(jìn)行下一坐標(biāo)的計(jì)算，同時(shí)在每一坐標(biāo)的計(jì)算完成之后，進(jìn)行當(dāng)前坐標(biāo)的部分后處理，并輸出至計(jì)算機(jī)進(jìn)行可視化分析。

2.如權(quán)利要求1所述的基于流函數(shù)分?jǐn)?shù)坐標(biāo)系變換的流動(dòng)邊界層數(shù)值分析方法，其特征在于，所述步驟2中所述仿真環(huán)境的初始參數(shù)包括流體的屬性參數(shù)、邊界條件、計(jì)算域。

3.如權(quán)利要求1所述的基于流函數(shù)分?jǐn)?shù)坐標(biāo)系變換的流動(dòng)邊界層數(shù)值分析方法，其特征在于，所述步驟2中設(shè)置的方式為手動(dòng)輸入或讀取設(shè)置參數(shù)文件的任意一種。

4.如權(quán)利要求1所述的基于流函數(shù)分?jǐn)?shù)坐標(biāo)系變換的流動(dòng)邊界層數(shù)值分析方法，其特征在于，所述步驟2中，當(dāng)所述仿真環(huán)境發(fā)出讀取設(shè)置參數(shù)文件指令時(shí)，通過(guò)讀取設(shè)置參數(shù)文件設(shè)置所述仿真環(huán)境的初始參數(shù)，當(dāng)所述仿真環(huán)境發(fā)出寫入設(shè)置參數(shù)文件指令時(shí)，將所述仿真環(huán)境的初始參數(shù)寫入設(shè)置參數(shù)文件。

5.如權(quán)利要求1所述的基于流函數(shù)分?jǐn)?shù)坐標(biāo)系變換的流動(dòng)邊界層數(shù)值分析方法，其特征在于，所述步驟4中設(shè)置所述仿真環(huán)境的形狀參數(shù)通過(guò)讀取形狀參數(shù)文件設(shè)置。

6.如權(quán)利要求1所述的基于流函數(shù)分?jǐn)?shù)坐標(biāo)系變換的流動(dòng)邊界層數(shù)值分析方法，其特征在于，所述步驟6中定義所述仿真環(huán)境的求解器包括針對(duì)邊界層占主導(dǎo)的區(qū)域內(nèi)的問(wèn)題，所求解的控制方程根據(jù)邊界層假設(shè)條件進(jìn)行簡(jiǎn)化。

7.如權(quán)利要求1所述的基于流函數(shù)分?jǐn)?shù)坐標(biāo)系變換的流動(dòng)邊界層數(shù)值分析方法，其特征在于，所述步驟6中定義所述仿真環(huán)境的求解器包括在建立理論物理模型的基礎(chǔ)上，加入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的修正。

8.如權(quán)利要求1所述的基于流函數(shù)分?jǐn)?shù)坐標(biāo)系變換的流動(dòng)邊界層數(shù)值分析方法，其特征在于，所述步驟6中定義所述仿真環(huán)境的求解器包括根據(jù)速度梯度變化，加入流動(dòng)方向的自適應(yīng)網(wǎng)格加密算法。

9.如權(quán)利要求1所述的基于流函數(shù)分?jǐn)?shù)坐標(biāo)系變換的流動(dòng)邊界層數(shù)值分析方法，其特征在于，所述步驟6中定義所述仿真環(huán)境的求解器包括定義線性代數(shù)求解器和定義物理場(chǎng)求解器。

10.如權(quán)利要求9所述的基于流函數(shù)分?jǐn)?shù)坐標(biāo)系變換的流動(dòng)邊界層數(shù)值分析方法，其特征在于，所述步驟6中定義物理場(chǎng)求解器求解包括以下步驟：

步驟6.2.1、根據(jù)舊一列網(wǎng)格的數(shù)據(jù)，計(jì)算離散方程的系數(shù)，求解新一列網(wǎng)格的數(shù)據(jù)；

步驟6.2.2、將新一列網(wǎng)格的數(shù)據(jù)更新至中間迭代步的數(shù)據(jù)，使用舊一列網(wǎng)格的數(shù)據(jù)和中間迭代步的數(shù)據(jù)的平均值計(jì)算離散方程的系數(shù)，計(jì)算新的新一列網(wǎng)格的數(shù)據(jù)；

步驟6.2.3、比較新的新一列網(wǎng)格的數(shù)據(jù)和中間迭代步的數(shù)據(jù)的誤差，

a)當(dāng)誤差大于給定閾值，且迭代步數(shù)小于限定步數(shù)，跳至步驟6.2.2；

b)當(dāng)誤差小于給定閾值，或迭代步數(shù)大于限定步數(shù)，則將舊一列網(wǎng)格的數(shù)據(jù)用新一列網(wǎng)格的數(shù)據(jù)更新，進(jìn)入下一坐標(biāo)的步驟6.2.1計(jì)算。