[發明專利]一種基于結構化網格的混合型網格變形方法

有效

• 申請號: 202011182823.2
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112307687B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 董華超;宋保維;王鵬;潘光;李天博
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 劉新瓊

本發明公開了一種基于結構化網格的混合型網格變形方法，首先從待變形網格中等間距提取若干個組成粗化網格，采用線性彈性法進行粗化網格變形；接下來利用線性插值法對粗化網格進行線性插值，計算線性插值后節點的位置偏移值，完成細化網格變形，最終實現全部網格變形。該方法兼顧了線性彈性體法的支持大變形的能力和線性插值法的計算效率高、占用內存小的特點，是一種高效魯棒的網格變形方法。

技術領域

本發明屬于力學技術領域，具體涉及一種網格變形方法。

背景技術

目前外形設計優化的方法主要包括參數化方法、CFD求解、網格變形和優化算法四部分。在外形優化迭代過程中，參數化方法用于改變外形形狀，網格變形實現對變化后外形計算網格的更新，經由CFD求解流體動力參數，優化算法確定下次迭代所需要的外形后，完成本次迭代，不斷重復上述過程直到收斂。在這個過程中，需要通過CFD在每次迭代新外形上獲得其流體動力參數，而CFD計算與網格生成密切相關，如何高效獲得每次迭代新外形所對應的計算網格是一個很重要的議題，問題解決離不開網格變形方法。

目前為止，網格變形方法分成三大類：代數法、物理模型法和混合方法。代數法指的是利用一些插值方法(線性插值法、徑向基函數插值法和無限插值算法等)把邊界的位移運動分布到內部網格空間的各個節點上，實現整個計算網格的更新。這種方法計算速度快，效率高，但是對于大變形效果不佳；物理模型法利用各種物理模型規律去實現內部節點的位移再分布，如彈簧法、彈性體法等等，這種方法支持大變形，但是計算效率低，需要較大的計算資源；混合法是將兩種或兩種以上的網格變形方法混合起來使用。為了進一步滿足適應工程實際，需要高效且魯棒性高的網格變形方法，能夠處理較大變形需求，同時對網格的稀疏和扭轉皆有較好的控制能力。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種基于結構化網格的混合型網格變形方法，首先從待變形網格中等間距提取若干個組成粗化網格，采用線性彈性法進行粗化網格變形；接下來利用線性插值法對粗化網格進行線性插值，計算線性插值后節點的位置偏移值，完成細化網格變形，最終實現全部網格變形。該方法兼顧了線性彈性體法的支持大變形的能力和線性插值法的計算效率高、占用內存小的特點，是一種高效魯棒的網格變形方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

步驟1：假設初始網格線Edge上共有M個節點，從M個節點中等間隔提取N個節點，利用提取出的N個節點組成粗化網格；

假設無體積力，采用線性彈性法進行粗化網格變形：

三維線性彈性方程微分形式如式(1)所示：

式中，σ為應力張量，

σ₁₁到σ₃₃分別為應力張量在不同方向上的分量，具體表述為：

σ_ij＝λ·Tr(ε_ij)·I+2μ·ε_ij(i，j＝1，2，3) (2)

式中I是單位二階張量，Tr(·)為二階張量的跡，λ和μ分別是所用彈性材料的材料特性參數；ε_ij為應變張量，具體表達式如下：

式中u_i,u_j為網格在不同方向上的位移矢量,設u＝(u₁,u₂,u₃)^T；

得到線性彈性方程：

式中，