[發(fā)明專利]一種基于實測數(shù)據(jù)的方形表面微觀有限元網(wǎng)格生成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110079160.X
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112861395B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣國慶;高鑫宇;聶旭濤;聶徐慶;馬斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國空氣動力研究與發(fā)展中心設(shè)備設(shè)計及測試技術(shù)研究所
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F111/10;G06F119/08
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

本發(fā)明公開了一種基于實測數(shù)據(jù)的方形表面微觀有限元網(wǎng)格生成方法，構(gòu)建理想方形表面的幾何模型和網(wǎng)格模型、創(chuàng)建理想方形表面有限元網(wǎng)格生成腳本文件、計算理想方形表面網(wǎng)格模型中長邊方向和寬邊方向的節(jié)點數(shù)、計算實測數(shù)據(jù)中一個周期內(nèi)長邊方向和寬邊方向的測點數(shù)、計算理想方形表面長邊方向和寬邊方向的采樣步長、創(chuàng)建采樣數(shù)據(jù)數(shù)組、獲取理想圓形表面網(wǎng)格模型中的所有節(jié)點、修改網(wǎng)格模型中各節(jié)點的z坐標(biāo)、獲得方形表面的微觀有限元網(wǎng)格模型。對白光干涉儀實測數(shù)據(jù)進(jìn)行合理抽樣后，可自動構(gòu)建方形表面的微觀有限元網(wǎng)格模型，能有效提高建模效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及接觸界面?zhèn)鳠釘?shù)值仿真分析領(lǐng)域，具體來說，涉及一種基于實測數(shù)據(jù)的方形表面微觀有限元網(wǎng)格生成方法。

背景技術(shù)

低溫風(fēng)洞內(nèi)，結(jié)構(gòu)零部件之間存在著多種幾何外形、多種尺寸大小的接觸界面。接觸界面極大提高了該處的接觸熱阻，嚴(yán)重影響著結(jié)構(gòu)的傳熱性能。因此，低溫結(jié)構(gòu)的熱力學(xué)分析勢必要考慮零部件之間的接觸界面?zhèn)鳠帷＝佑|界面的傳熱模擬一直是國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點之一，主要難點在于高精度接觸熱阻的獲取。為獲取接觸界面的接觸熱阻，以往一般通過試驗進(jìn)行測量，或直接選用經(jīng)驗值。試驗測量不僅需要花費大量的時間，而且成本高昂；直接選用經(jīng)驗值則無法保證熱力學(xué)分析結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。因此，開展數(shù)值仿真方法研究成為獲取高精度接觸熱阻的熱門途徑。研究表明接觸界面存在大量的微細(xì)凸起，使得接觸界面?zhèn)鳠徇^程中實際接觸面積遠(yuǎn)小于名義接觸面積，因此接觸界面的精細(xì)模擬成為接觸傳熱數(shù)值仿真分析的關(guān)鍵和難點之一。

發(fā)明內(nèi)容

針對相關(guān)技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出一種基于實測數(shù)據(jù)的方形表面微觀有限元網(wǎng)格生成方法，以克服現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種基于實測數(shù)據(jù)的方形表面微觀有限元網(wǎng)格生成方法，包括以下步驟：

S1、構(gòu)建理想方形表面的幾何模型和網(wǎng)格模型，在通用有限元軟件UI界面依次輸入關(guān)鍵幾何參數(shù)，構(gòu)建理想方形表面的幾何模型；輸入關(guān)鍵網(wǎng)格參數(shù)，利用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分方法構(gòu)建理想方形表面的網(wǎng)格模型；關(guān)鍵參數(shù)包括：方形表面的形心(x₀,y₀)、長l₀和寬w₀，網(wǎng)格模型中長邊方向的單元數(shù)ln和寬邊方向的單元數(shù)wn；

S2、創(chuàng)建理想方形表面有限元網(wǎng)格生成腳本文件，提取方形表面幾何模型和網(wǎng)格模型構(gòu)建過程中產(chǎn)生的命令流；

S3、計算理想方形表面網(wǎng)格模型中長邊方向和寬邊方向的節(jié)點數(shù)；

S4、計算實測數(shù)據(jù)中一個周期內(nèi)長邊方向和寬邊方向的測點數(shù)，分析白光干涉儀的實測數(shù)據(jù)，把所有測點的x、y、z坐標(biāo)分離出來并組建三個數(shù)據(jù)文件；分析測點x坐標(biāo)和y坐標(biāo)的周期性，獲得一個周期內(nèi)x方向和y方向的測點數(shù)，分別為tln和twn；明確測點坐標(biāo)與理想方形表面長邊方向和寬邊方向的對應(yīng)關(guān)系，即測點坐標(biāo)中x方向與理想方形表面的長邊方向同向，測點坐標(biāo)中y方向與理想方形表面的寬邊方向同向；把上述三個數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入通用有限元軟件中；

S5、計算理想方形表面長邊方向和寬邊方向的采樣步長，獲取理想方形表面長邊方向的采樣步長ls和理想方形表面寬邊方向的采樣步長ws；

S6、創(chuàng)建采樣數(shù)據(jù)數(shù)組，在S2更新的腳本文件中，編程實現(xiàn)雙重循環(huán)，雙重循環(huán)包括外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)，循環(huán)完畢后即可得采樣數(shù)據(jù)數(shù)組；

S7、獲取理想圓形表面網(wǎng)格模型中的所有節(jié)點，在S6更新的腳本文件中，編程構(gòu)建虛擬長方體，使得理想圓形表面網(wǎng)格模型的所有節(jié)點均被包含在內(nèi)，并實現(xiàn)所有節(jié)點的獲取；

S8、修改網(wǎng)格模型中各節(jié)點的z坐標(biāo)，在S7更新的腳本文件中，利用S6創(chuàng)建的采樣數(shù)據(jù)數(shù)組，以采樣數(shù)據(jù)數(shù)組長度為循環(huán)數(shù)，編程實現(xiàn)S7中所選節(jié)點z坐標(biāo)的更改；

S9、獲得方形表面的微觀有限元網(wǎng)格模型。