[發明專利]包含任意流固界面非定常不可壓流動數值模擬方法及設備

有效

• 申請號: 202010736272.3
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111859825B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 潘天宇;李秋實;蘇冠廷;鄭孟宗
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F111/10
• 代理公司: 北京鼎承知識產權代理有限公司 11551
• 代理人: 柯宏達;邱志勇

1.一種包含任意流固界面非定常不可壓流動數值模擬方法，其特征在于，包括：

使用笛卡爾網格識別流固界面，包括：

使用笛卡爾網格離散描述模型問題的計算域，使用曲線坐標離散描述流固界面；以及

描述界面-網格關系，明確界面附近網格點所處空間域的信息，標識為對應網格點的空間域旗標；以及

基于空間域旗標，明確所有網格點相對流固界面的位置信息，標識為對應網格點的網格線旗標；以及

施加流固界面邊界條件，包括：

根據網格線旗標，進行信息探測操作，調整流固界面附近網格點的空間離散模板，以在空間離散控制方程時植入當地流固界面邊界條件；以及

對空間離散處理后的流動控制方程進行時間推進；

所述描述界面-網格關系，明確界面附近網格點所處空間域的信息，標識為對應網格點的空間域旗標，包括：

識別距離某一流固界面離散點最近的網格點并構建以該網格點為中心的網格點集合；

計算所述網格點集合中任意相鄰兩個網格點之間的網格線與流固界面的交點；

識別出與流固界面有交點的網格線對應的兩個網格點；計算以該流固界面離散點為起點，分別以所述兩個網格點為終點的兩個單位向量；

將該流固界面離散點處的法向向量分別與所述兩個單位向量進行點積，確認點積結果更大的網格點位于流體域，另一個網格點位于固體域；

如果網格線與流固界面的交點與某個網格點重合，則確認與交點重合的網格點位于流固界面上。

2.如權利要求1所述的數值模擬方法，其特征在于，根據網格線旗標，進行信息探測操作，調整流固界面附近網格點的空間離散模板，包括：

當某個網格點處于流體域，存在包含在該網格點空間離散模板中的相關網格點不處于流體域的情況時，采用信息重構算法進行信息探測。

3.如權利要求2所述的數值模擬方法，其特征在于，所述采用信息重構算法進行信息探測包括：

根據位于流體域的該網格點的流場信息以及交點的流場信息，沿網格線方向進行線性外推插值得到該相關網格點的虛擬流場信息；

所述交點為該網格點與該相關網格點之間的網格線與所述流固界面的交點。

4.如權利要求3所述的數值模擬方法，其特征在于，所述線性外推插值采用的數學公式為：v_G＝α_Bv_B+α_Av_A+α_Ev_E；

v_G為正鄰點或負鄰點的虛擬流場信息；v_B為網格線與所述流固界面的 交點的流場信息；v_A為與正鄰點或負鄰點對應的該網格點的流場信息；v_E為與該網格點相鄰的另一個位于流體域的網格點的流場信息；α_B,α_A和α_E均為插值系數；

當Δb≥Δg時，α_E＝0；

當ΔbΔg時，α_B＝2，

Δb為該網格點與所述交點之間沿網格線的距離，Δg為所述交點與正鄰點或負鄰點之間沿網格線的距離，Δe為該網格點與相鄰流體域網格點之間沿網格線的距離。

5.如權利要求1所述的數值模擬方法，其特征在于，根據判斷結果對所述網格點進行空間域旗標標識；將位于流體域的空間域旗標標識為常數A，將位于固體域的空間域旗標標識為常數B，將位于流固界面的空間域旗標標識為常數C。