[發明專利]一種基于線面體的維度增加式計算流體網格生成方法

有效

• 申請號: 201910368537.6
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110188395B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 賈寶柱;王茂州;吳雷振
• 申請（專利權）人: 廣東海洋大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15;G06T17/20
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 陳巍

本發明公開了一種基于線面體的維度增加式計算流體網格生成方法，首先對計算域和模型進行幾何特征分析，獲取需要進行細化處理的細小結構，并在完成全局網格設定的情況下，按照線、面、體的維度增加順序，依次設置網格參數。在完成殼網格生成后，對殼網格的網格質量進行第一次檢查，如果不滿足預定要求，則重新設置和繪制線、殼網格，如果滿足要求，則進行體網格劃分。通過本發明公開的方法，在不大量增加網格數量的情況下，可以提高幾何體局部細節處的網格質量，從而可以節省計算機資源，提高CFD仿真的時效性。

技術領域

本發明涉及一種計算流體仿真方法，更具體地，涉及一種基于線面體的維度增加式計算流體網格生成方法。

背景技術

計算機技術的快速發展為海洋工程，計算流體力學提供了不錯的發展機遇。其中有一個重要問題就是如何生成圍繞復雜外形的網格。船體表面網格劃分方法不斷出現，現有技術中有代表性的包含以下兩種方法：

一、首先根據已知的型值數據,將每站半剖面型線構造成累加弦長的三次參數樣條曲線,然后采用等弦長劃分方法。根據輸入的每站半剖面垂向網格數目計算出插值節點的相應參數坐標,再利用構造的參數樣條曲線求出節點在該剖面內的坐標信息。然后利用已有的節點信息,采用網格長寬比率來確定船體縱向的插值參數,沿船體縱向進行三維插值劃分,可以得到滿足給定長寬比的船中表面網格節點信息。該方法依賴大量樣條曲線的插值計算,需要對型值數據進行擬合,擬合的過程會引入人為誤差,導致網格節點不一定位于船體表面,網格構建需要分段,在分段構建的過程中又一次進行三維插值,降低了網格節點的精度。算法整體較為復雜,手動輸入參數較多,對于船體曲率變化顯著區域難以保證網格劃分精度,對于船體直舷處無法計算。

二、輸入船體型值,根據計算需要給出三個網格方向的最大最小值。用三次樣條模擬光滑船體表面,并在曲率變化迅速的方向進行三維插值以得到新的船體型值,布置各剖面的網格分布并計算控制函數,通過迭代求解控制函數來形成船體周圍的網格分布。該方法依賴更密集的船體型線數據,而采用三維插值獲取新的船體型值,在船體變化劇烈的部位勢必帶來較大誤差,使得插值得到的新型線與真實船體并不重合。

上述兩種方法除了所述缺陷外，計算量都很大，在計算資源相對不足的情況下，都難以保證網格劃分精度，從而影響仿真效果和可信度。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種基于線面體的維度增加式計算流體網格生成方法，首先定位最影響網格質量的細小結構，并對其線網格尺寸進行細化，然后繪制殼網格，并以殼網格為基礎生成體網格。在生成體網格之前中注意檢查網格質量與計算域密閉性，防止浪費計算時間。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種基于線面體的維度增加式計算流體網格生成方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：讀取計算模型，建立計算域；

步驟S2：分析幾何模型，根據計算需求和網格劃分經驗，在計算模型上定義和定位細小結構；

步驟S3：進行全局網格設置，根據計算域尺寸設置全局網格參數，包括最大網格尺寸、全局網格數量、網格增長率、網格類型、設計網格全局縮放因子；

步驟S4：進行線網格設置，對步驟S1中定位的細小結構的線段進行網格數量和增長率設置；

步驟S5：針對計算模型所有面進行面網格設置，設置面網格最大尺寸，并根據上一步驟生成的細小結構的線網格設置，調整細小結構的所包含的面以及與細小結構相連接的面的面網格尺寸，使細小結構處的面網格與線網格合理銜接；

步驟S6：生成殼網格，根據步驟S3～S5設置的網格參數，生成三維的體網格的殼網格，并檢查殼網格的質量；如果殼網格質量滿足要求，則進入下一步驟，否則返回步驟S3，重新進行設置；