[發明專利]一種飛行器氣動特性模擬的OpenMP并行擾動域更新方法

有效

• 申請號: 202110940149.8
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113392472B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 蔣崇文;胡姝瑤;高振勛;李椿萱
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23;G06F30/28
• 代理公司: 北京天匯航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11987
• 代理人: 黃川;史繼穎

1.一種飛行器氣動特性模擬的OpenMP并行擾動域更新方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：數據讀入——分配網格坐標和塊信息的存儲空間，讀入飛行器流場的多塊結構化網格、邊界條件、計算設置數據；

S2：靜態區域分解——將讀入的多塊結構化網格合并至最小塊數；根據該網格的單元數將網格分為網格子塊并均勻分配給線程；

S3：流場初始化——按線程并行執行，各線程分配存儲流動特性的存儲空間，根據來流條件或給定流場對飛行器流場網格的所有單元賦初值；

S4：建立動態計算域——根據壁面邊界或指定流場兩種方式，建立對流、粘性兩類動態計算域；

S5：動態區域分解——根據動態計算域單元數，將計算任務平均分配至各線程；

S6：分配存儲空間——按線程并行，各線程根據所包含動態計算域的范圍分配與更新相關變量的存儲空間；

S7：邊界條件處理——按邊界并行，為邊界虛網格或邊界面賦值；物理邊界按照其物理定義為虛網格或邊界面賦值，內邊界需額外存儲第一層虛網格的守恒量更新量模值；

S8：殘差估計——將流動控制方程的殘差分為無粘項和粘性項：按線程并行，在對流動態域中計算殘差的無粘項，在粘性動態域中計算殘差的粘性項；

S9：時間積分——按線程并行，在對流動態域中，求解守恒量更新量，更新流場變量；

S10：塊內增大對流動態域——按網格塊并行，將受擾單元加入對流動態域；

S11：塊內縮小動態計算域——按網格行并行，判斷某一對流動態域邊界單元是否可從對流動態域中移除，并相應調整粘性動態域；

S12：塊內增大粘性動態域——按網格行并行，將粘性效應主導單元加入粘性動態域；

S13：縮小粘性動態域——按網格行并行，將不受粘性效應主導的粘性動態域邊界單元從粘性動態域中移除；

S14：塊間增大動態計算域——按網格塊并行遍歷尚未參與計算的網格塊，逐一判斷其內邊界的第一層虛網格單元；

S15：判斷求解是否達到收斂條件；若是，則跳至步驟S16；若否，則跳至步驟S5；

S16：結果輸出；

所述步驟S2具體過程為：所述將讀入的多塊結構化網格合并至最小塊數時，依據讀入的邊界條件，遍歷所有內邊界；對任一內邊界的緊鄰兩網格塊，若其在除內邊界法向外的另2個網格方向的單元數完全相同，則將該對網格塊合并為一塊；

飛行器氣動特性模擬中，網格塊是分配數組、存儲數據的基本單元，網格子塊是網格塊的子區域，網格子塊的標號范圍用于定義其所屬線程所需求解的區域，但其仍與該網格塊的其他子塊共享同一數組存儲數據；

所述步驟S7具體過程如下：

S71：網格塊間進行數據交換，獲取相鄰塊的守恒量信息；

S72：計算并存儲第一層虛網格未更新守恒量與新傳入的相鄰塊守恒量之差的模值；

S73：更新虛網格內的存儲信息。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟S1、S2、S5和S15為串行執行。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟S2、S4中根據壁面邊界建立時，按邊界并行執行；根據指定流場建立時，按線程并行執行。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟S8中無粘項與粘性系數無關，粘性項與粘性系數相關。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟S10具體包括：

S101：判斷對流動態域邊界單元是否已受到無粘擾動；

S102：若該單元已受無粘擾動，衡量無粘擾動的傳播方向，將其會受影響的緊鄰單元納入對流動態域。