[發(fā)明專利]一種用于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析的搜索方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010021028.9
• 申請(qǐng)日: 2020-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN111274739B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃東華;李海艷;駱繼明;黃運(yùn)保
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/28
• 分類號(hào): G06F30/28;G06F119/14;G06F111/10
• 代理公司: 佛山市禾才知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44379
• 代理人: 資凱亮;單蘊(yùn)倩

一種用于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析的搜索方法及其系統(tǒng)，其搜索方法包括：輸入流體的區(qū)域輪廓；獲取不規(guī)則形狀的坐標(biāo)信息；獲取不規(guī)則形狀的最外點(diǎn)；獲取不規(guī)則形狀最大面積的封閉區(qū)域的輪廓，并與前一個(gè)封閉區(qū)域的面積大小進(jìn)行比較，保存面積較大者；重復(fù)直至得到最大面積的封閉區(qū)域的輪廓；獲取不規(guī)則形狀中節(jié)點(diǎn)的最小封閉區(qū)域輪廓；并繼續(xù)與另一個(gè)封閉區(qū)域的面積進(jìn)行比較，保存較小者；獲得該節(jié)點(diǎn)面積最小封閉區(qū)域輪廓；其系統(tǒng)包括：流體特征輸入模塊、最外點(diǎn)運(yùn)算模塊、最大值計(jì)算模塊、最小值計(jì)算模塊和過路參數(shù)模塊；本方法通過計(jì)算面積的方式進(jìn)行封閉區(qū)域的選擇，求封閉區(qū)域面積比較容易實(shí)現(xiàn)，通用性強(qiáng)且運(yùn)算時(shí)間短，消耗資源少。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及流體動(dòng)力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析的搜索方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)

計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)是通過計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算和圖像顯示，對(duì)包含有流體流動(dòng)和熱傳導(dǎo)等相關(guān)物理現(xiàn)象的系統(tǒng)所做的分析。其基本思想是把時(shí)間域及空間域上連續(xù)的物理量的場(chǎng)，如速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)，用一系列有限個(gè)離散點(diǎn)上的變量值的集合來替代，通過一定的原則和方式建立起關(guān)于這些離散點(diǎn)上場(chǎng)變量之間關(guān)系的代數(shù)方程組，然后求解方程得到場(chǎng)變量的近似值。

現(xiàn)有的區(qū)域分塊計(jì)算方法有很多，但大多是為了在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中進(jìn)行簡(jiǎn)單工程圖的填充，其大部分并不適用于快速劃分復(fù)雜區(qū)域輪廓。

如種子算法是通過在輪廓區(qū)域內(nèi)部選擇一個(gè)像素點(diǎn)(種子點(diǎn))，然后不斷向四周擴(kuò)散獲得該區(qū)域的輪廓，以達(dá)到區(qū)域分塊的目的。這種方法需要一個(gè)個(gè)手動(dòng)設(shè)置初始種子點(diǎn)才能進(jìn)行區(qū)域分塊，并不適用于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)中復(fù)雜區(qū)域輪廓的快速分塊。

又如掃描線區(qū)域分塊方法可以對(duì)復(fù)雜區(qū)域輪廓進(jìn)行自動(dòng)劃分，但其求交計(jì)算速度太慢，并不適用于計(jì)算流體力學(xué)分析；其通過掃描線從左到右移動(dòng)，然后以不斷求交的方式對(duì)區(qū)域輪廓進(jìn)行分塊；因?yàn)榍蠼贿\(yùn)算復(fù)雜，且需要逐個(gè)像素的掃描，運(yùn)算緩慢。

又如基于拓?fù)渌惴ǖ膮^(qū)域劃分法，首先通過人機(jī)交互輸入外輪廓和區(qū)域內(nèi)折線，然后通過求交建立各節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系，再以順時(shí)針遍歷的方式逐個(gè)搜索子區(qū)域。為了保證路徑按順時(shí)針且不包含其他子區(qū)域的方式搜索，要對(duì)有多個(gè)方向的交點(diǎn)進(jìn)行夾角大小的判斷。這種夾角的判斷計(jì)算僅適用只有直線的情況，如圖5；當(dāng)出現(xiàn)曲線時(shí)就無法進(jìn)行有效的判斷，如圖6。上述對(duì)圖形進(jìn)行區(qū)域分塊一般基于種子算法、基于掃描線圖形區(qū)域劃分法或基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的區(qū)域劃分法等。這些算法不是需要手動(dòng)設(shè)置初始參數(shù)，就是計(jì)算速度慢，或存在不可用于曲線劃分的情況，只能適用于少子區(qū)域的簡(jiǎn)單圖形區(qū)域分塊。對(duì)于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)中的復(fù)雜區(qū)域輪廓來說，這些方法并不能滿足快速計(jì)算的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種用于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析的搜索方法，其通過深度優(yōu)先的方式進(jìn)行搜索，并通過計(jì)算面積的方式進(jìn)行封閉區(qū)域的選擇。

本發(fā)明還提出一種用于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析的系統(tǒng)，其包括：流體特征輸入模塊、最外點(diǎn)運(yùn)算模塊、最大值計(jì)算模塊、最小值計(jì)算模塊和過路參數(shù)模塊。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

用于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析的搜索方法，包括以下步驟：

(1)輸入流體的區(qū)域輪廓，區(qū)域輪廓由閉合的不規(guī)則形狀組成；

(2)獲取步驟(1)不規(guī)則形狀中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)信息(x,y)；獲取不規(guī)則形狀的最外點(diǎn)；

(3)獲取不規(guī)則形狀最大面積的封閉區(qū)域的輪廓，其從不規(guī)則形狀的最外點(diǎn)出發(fā)以深度優(yōu)先為原則依次經(jīng)過不規(guī)則形狀中的節(jié)點(diǎn)，形成閉合的路徑，計(jì)算并保存封閉區(qū)域的面積大小，同一路徑不能經(jīng)過同一節(jié)點(diǎn)；繼續(xù)搜索下一個(gè)封閉區(qū)域，并與前一個(gè)封閉區(qū)域的面積大小進(jìn)行比較，保存面積較大者；重復(fù)本步驟，直至搜索完所有封閉區(qū)域，得到最大面積的封閉區(qū)域的輪廓；