[發明專利]一種基于曲線坐標的并行粒子追蹤方法和裝置

有效

• 申請號: 202110370636.5
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN112765871B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 關清帝;梁劍寒;張林;陳文武;王玉奇
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F30/28;G06F30/23;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.一種基于曲線坐標的并行粒子追蹤方法，其特征在于，所述方法包括：

建立進行粒子追蹤的流體模型，初始化所述流體模型的網格；所述網格為多塊結構網格，所述多塊結構網格中的每塊網格為一個局部網格，所述局部網格為結構化的曲線網格，每個所述局部網格對應一個計算分區，每個所述曲線網格對應的曲線坐標系不同；

獲取待追蹤粒子在第一局部網格中的第一曲線坐標，獲取跟 蹤時間；計算所述待追蹤粒子到所述第一局部網格和第二局部網格的邊界的距離，以及到達所述邊界的穿越時間；當所述穿越時間大于等于所述跟蹤時間，待追蹤粒子不會穿越所述第一局部網格的邊界；當所述穿越時間小于所述跟蹤時間，待追蹤粒子將穿越所述第一局部網格的邊界；

當前跟蹤步結束時，對未穿越邊界的待追蹤粒子，根據待追蹤粒子的第一曲線坐標、跟蹤時間和待追蹤粒子在曲線坐標系下的逆變速度，得到所述待追蹤粒子在第一局部網格中的第二曲線坐標；

對穿越至第二局部網格的待追蹤粒子，獲取所述第一局部網格和所述第二局部網格對應的曲線坐標系的坐標轉換矩陣；根據所述跟蹤時間和所述穿越時間，得到剩余跟蹤時間，并確定所述待追蹤粒子在所述第一局部網格邊界的第一邊界坐標和第一穿越速度；根據所述邊界坐標、所述穿越速度和所述坐標轉換矩陣，得到所述待追蹤粒子在所述第二局部網格邊界的第二邊界坐標和第二穿越速度；根據所述剩余跟蹤時間、所述第二邊界坐標和所述第二穿越速度，在所述第二局部網格中進行粒子跟蹤；

根據所述第二曲線坐標，得到所述待追蹤粒子所在的網格索引。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述局部網格之間的拓撲為非結構的拓撲。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在根據所述邊界坐標、所述穿越速度和所述坐標轉換矩陣，得到所述待追蹤粒子在所述第二局部網格邊界的第二邊界坐標和第二穿越速度之后，包括：

通過MPI非阻塞式的點對點通信將所述第二邊界坐標和所述第二穿越速度發送到所述第二局部網格對應的目標計算分區；

通過所述目標計算分區接收所述第二邊界坐標和所述第二穿越速度。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，根據所述第二曲線坐標，得到待追蹤粒子所在的網格索引，包括：

根據所述第二曲線坐標，得到待追蹤粒子所在的網格索引為：

其中，為所述網格索引，為所述第二曲線坐標，表示向下取整操作。

5.一種基于曲線坐標的并行粒子追蹤裝置，其特征在于，所述裝置包括：

網格初始化模塊，用于建立進行粒子追蹤的流體模型，初始化所述流體模型的網格；所述網格為多塊結構網格，所述多塊結構網格中的每塊網格為一個局部網格，所述局部網格為結構化的曲線網格，每個所述局部網格對應一個計算分區，每個所述曲線網格對應的曲線坐標系不同；

第二曲線坐標確定模塊，用于獲取待追蹤粒子在第一局部網格中的第一曲線坐標，獲取跟 蹤時間；計算所述待追蹤粒子到所述第一局部網格和第二局部網格的邊界的距離，以及到達所述邊界的穿越時間；當所述穿越時間大于等于所述跟蹤時間，待追蹤粒子不會穿越所述第一局部網格的邊界；當所述穿越時間小于所述跟蹤時間，待追蹤粒子將穿越所述第一局部網格的邊界；當前跟蹤步結束時，對未穿越邊界的待追蹤粒子，根據待追蹤粒子的第一曲線坐標、跟 蹤時間和待追蹤粒子在曲線坐標系下的逆變速度，得到所述待追蹤粒子在第一局部網格中的第二曲線坐標；對穿越至第二局部網格的待追蹤粒子，獲取所述第一局部網格和所述第二局部網格對應的曲線坐標系的坐標轉換矩陣；根據所述跟蹤時間和所述穿越時間，得到剩余跟蹤時間，并確定所述待追蹤粒子在所述第一局部網格邊界的第一邊界坐標和第一穿越速度；根據所述邊界坐標、所述穿越速度和所述坐標轉換矩陣，得到所述待追蹤粒子在所述第二局部網格邊界的第二邊界坐標和第二穿越速度；根據所述剩余跟蹤時間、所述第二邊界坐標和所述第二穿越速度，在所述第二局部網格中進行粒子跟蹤；

網格索引確定模塊，用于根據所述第二曲線坐標，得到待追蹤粒子所在的網格索引。

6.一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時實現權利要求1至4中任一項所述方法的步驟。

7.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現權利要求1至4中任一項所述的方法的步驟。