[發(fā)明專利]一種介質(zhì)類型分步標(biāo)記方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011594479.8
• 申請(qǐng)日: 2020-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN112613251B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樓昊;許亮;楊武兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G06F30/28
• 分類號(hào): G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京思創(chuàng)大成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11614
• 代理人: 張立君

本發(fā)明提供一種介質(zhì)類型分步標(biāo)記方法，用于在采用水平集方法模擬多介質(zhì)流動(dòng)的過(guò)程中對(duì)介質(zhì)的類型進(jìn)行標(biāo)記。所述介質(zhì)類型分步標(biāo)記方法包括步驟：根據(jù)所包含介質(zhì)的數(shù)量對(duì)所有水平集函數(shù)符號(hào)進(jìn)行排序；根據(jù)介質(zhì)計(jì)算區(qū)域的大小對(duì)每種水平集函數(shù)符號(hào)所包含的介質(zhì)進(jìn)行排序；根據(jù)定義的每種水平集函數(shù)符號(hào)的序號(hào)和每種水平集函數(shù)符號(hào)所包含的介質(zhì)的序號(hào)分步對(duì)該種水平集函數(shù)符號(hào)所包含的介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)記。根據(jù)本發(fā)明，能夠解決在采用水平集方法求解三種及以上的多介質(zhì)流動(dòng)問(wèn)題時(shí)，水平集函數(shù)符號(hào)相同的介質(zhì)計(jì)算區(qū)域的重疊導(dǎo)致介質(zhì)類型難以判斷的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種介質(zhì)類型分步標(biāo)記方法。

背景技術(shù)

多介質(zhì)流體運(yùn)動(dòng)界面的數(shù)值模擬已經(jīng)成為計(jì)算流體力學(xué)的研究熱點(diǎn)之一，它涉及到很多重要的工程技術(shù)領(lǐng)域和學(xué)科。目前對(duì)含多介質(zhì)運(yùn)動(dòng)界面流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬的方法主要分為兩大類，即界面追蹤方法和界面捕捉方法，兩類方法各有其特點(diǎn)。界面追蹤方法的主要特點(diǎn)是：能夠保持間斷的準(zhǔn)確和銳利；但是該方法難于處理界面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化的情況，并且當(dāng)推廣到多維問(wèn)題時(shí)，交界面的重構(gòu)變得非常復(fù)雜；其成功的典型代表是由James?Glimm小組發(fā)展的界面追蹤方法(Front?Tracking?Method)。界面捕捉方法主要有水平集方法和體積分?jǐn)?shù)法等，其中，水平集方法因具有簡(jiǎn)捷通用和易于處理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化等諸多優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用。

采用水平集方法模擬多介質(zhì)流動(dòng)可以應(yīng)用在航空、航天、船舶及軍工等方面的諸多問(wèn)題中，諸如超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃料混合，慣性約束核聚變中RM不穩(wěn)定，使用沖擊波技術(shù)的高速發(fā)射裝置，船舶或水下航行體因水下爆炸沖擊波產(chǎn)生變形或斷裂，在體外激波碎石術(shù)中利用激波產(chǎn)生的應(yīng)力作用和空化效應(yīng)擊碎結(jié)石等問(wèn)題的數(shù)值模擬。另外，針對(duì)數(shù)值仿真而言，存在強(qiáng)間斷—如界面或激波的流動(dòng)問(wèn)題均能較好的使用水平集方法，例如空氣中激波沖擊氣泡，水下激波沖擊氣泡，氣泡的融合與破裂等問(wèn)題。

在求解基于水平集方法捕捉界面的多介質(zhì)流動(dòng)問(wèn)題時(shí)，傳統(tǒng)的介質(zhì)類型標(biāo)記方法主要依賴計(jì)算區(qū)域和水平集函數(shù)符號(hào)。其通過(guò)在介質(zhì)計(jì)算區(qū)域中篩選與介質(zhì)對(duì)應(yīng)的水平集函數(shù)符號(hào)以判斷介質(zhì)類型，可以較好處理兩介質(zhì)流動(dòng)和某些多介質(zhì)流動(dòng)問(wèn)題。而在三種及以上介質(zhì)的流動(dòng)問(wèn)題中使用水平集方法捕捉界面時(shí)，水平集函數(shù)符號(hào)相同介質(zhì)的計(jì)算區(qū)域容易重疊，憑借水平集函數(shù)符號(hào)難以準(zhǔn)確標(biāo)記介質(zhì)種類，容易使傳統(tǒng)標(biāo)記方法失效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決在采用水平集方法求解三種及以上的多介質(zhì)流動(dòng)問(wèn)題時(shí)，水平集函數(shù)符號(hào)相同的介質(zhì)計(jì)算區(qū)域的重疊導(dǎo)致介質(zhì)類型難以判斷的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種介質(zhì)類型分步標(biāo)記方法。

本發(fā)明的介質(zhì)類型分步標(biāo)記方法，用于在采用水平集方法模擬多介質(zhì)流動(dòng)的過(guò)程中對(duì)介質(zhì)的類型進(jìn)行標(biāo)記，包括以下步驟：

所述介質(zhì)類型分步標(biāo)記方法包括：

根據(jù)所包含介質(zhì)的數(shù)量對(duì)所有水平集函數(shù)符號(hào)進(jìn)行排序；

根據(jù)介質(zhì)計(jì)算區(qū)域的大小對(duì)每種水平集函數(shù)符號(hào)所包含的介質(zhì)進(jìn)行排序；

根據(jù)定義的每種水平集函數(shù)符號(hào)的序號(hào)和每種水平集函數(shù)符號(hào)所包含的介質(zhì)的序號(hào)分步對(duì)該種水平集函數(shù)符號(hào)所包含的介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)記。

作為優(yōu)選的是，在所述根據(jù)所包含介質(zhì)的數(shù)量對(duì)所有水平集函數(shù)符號(hào)進(jìn)行排序的步驟之前，還包括：

獲取水平集函數(shù)信息。

作為優(yōu)選的是，在所述根據(jù)介質(zhì)計(jì)算區(qū)域的大小對(duì)每種水平集函數(shù)符號(hào)所包含的介質(zhì)進(jìn)行排序的步驟之前，還包括：

獲取每種介質(zhì)的計(jì)算區(qū)域信息。

作為優(yōu)選的是，所述水平集函數(shù)信息包括每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的水平集函數(shù)值與網(wǎng)格坐標(biāo)，所述介質(zhì)的計(jì)算區(qū)域信息包括包含該介質(zhì)所有點(diǎn)的最小網(wǎng)格區(qū)域的邊界點(diǎn)網(wǎng)格坐標(biāo)。