[發(fā)明專利]基于無網(wǎng)格法的高精度幾何模型粒子離散方法、裝置及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111056867.5
• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN113761778B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫中國;王鋒;席光
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F111/10;G06F113/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

本發(fā)明公開了一種基于無網(wǎng)格法的高精度幾何模型粒子離散方法、裝置及系統(tǒng)，將三維幾何模型通過多組面網(wǎng)格進(jìn)行離散，提取網(wǎng)格節(jié)點并生成多個單層壁面粒子，定義法向光滑角度為評判標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建可視化離散誤差分布圖，根據(jù)誤差圖應(yīng)用變尺度粒子局部嵌套加密技術(shù)，在較短的周期內(nèi)得到精度高且計算資源消耗少的壁面粒子模型。本發(fā)明可視化離散精度評估方法可具體有效的指導(dǎo)加密位置以及加密程度，結(jié)合先粗后細(xì)的離散方案，縮短了建立高精度壁面粒子模型的時間周期；局部嵌套加密技術(shù)克服了傳統(tǒng)加密技術(shù)較難實現(xiàn)相鄰網(wǎng)格模塊之間的網(wǎng)格加密突躍的困難，可將局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行獨立加密并與其他結(jié)構(gòu)直接組合，實現(xiàn)薄壁結(jié)構(gòu)的高精度離散與法向量的準(zhǔn)確計算。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于幾何模型粒子離散領(lǐng)域，涉及一種基于無網(wǎng)格法的高精度幾何模型粒子離散方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無網(wǎng)格法基于流體質(zhì)點概念，在拉格朗日框架下采用沒有固定拓?fù)潢P(guān)系的離散粒子代替網(wǎng)格與節(jié)點，適用于計算非定常大變形流動，無需對流通域進(jìn)行分塊處理，可整體離散模型、整體求解流場，在工程問題流場計算領(lǐng)域具有較大潛力；然而，復(fù)雜形狀的三維建模一直是制約無網(wǎng)格粒子法應(yīng)用于工程實際問題的難點之一，現(xiàn)有研究針對的幾何模型大多較為規(guī)則且不存在尖角或薄壁結(jié)構(gòu)，使用的壁面邊界均是布置三層壁面粒子并使內(nèi)壁面粒子參與壓力計算，但對于存在復(fù)雜回轉(zhuǎn)面、尖角以及細(xì)長彎扭葉片的工程問題如流體機械的內(nèi)流仿真，較難用傳統(tǒng)方法直接布置，布置精度不足引起的粒子數(shù)密度缺失也會導(dǎo)致粒子穿透等非物理現(xiàn)象；基于距離函數(shù)的單層壁面模型常用于離散復(fù)雜幾何壁面，但直接引入距離函數(shù)容易導(dǎo)致近壁面流體粒子壓力劇烈波動，進(jìn)而影響計算的穩(wěn)定性；此外，壁面函數(shù)在三維情況較難準(zhǔn)確補償粒子數(shù)密度缺失，參與壓力計算的邊界粒子容易增加計算量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種基于無網(wǎng)格法的高精度幾何模型粒子離散方法、裝置及系統(tǒng)，將三維幾何模型通過多組面網(wǎng)格進(jìn)行離散，提取網(wǎng)格節(jié)點并生成多個單層壁面粒子模型，定義法向光滑角度為評判標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建可視化離散誤差分布圖，根據(jù)誤差圖應(yīng)用變尺度粒子局部嵌套加密技術(shù)，從而在較短的周期內(nèi)得到精度高且計算資源消耗少的壁面粒子模型。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

基于無網(wǎng)格法的高精度幾何模型粒子離散方法，包括：

步驟1：對三維幾何模型進(jìn)行若干組面網(wǎng)格離散處理，提取網(wǎng)格節(jié)點并對應(yīng)生成壁面粒子模型；

步驟2：對壁面粒子模型進(jìn)行處理，得到離散精度數(shù)值和離散誤差分布圖；

步驟3：觀察若干組單分辨率離散誤差圖，劃分部件并確定各部件所需分辨率；

步驟4：對各部件三維幾何模型應(yīng)用不同分辨率的面網(wǎng)格進(jìn)行獨立離散，獲得不同分辨率的粒子模型；

步驟5：將不同分辨率的粒子模型進(jìn)行拼接，獲取多分辨率粒子模型；

步驟6：對多分辨率粒子模型進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，導(dǎo)入離散精度評估程序，獲取誤差分布圖與離散精度數(shù)值；

步驟7：根據(jù)誤差分布圖與離散精度數(shù)值判斷是否達(dá)到所需的離散精度，若是執(zhí)行步驟8；若否，針對精度不足部件采用高分辨率離散并進(jìn)行局部嵌套，重復(fù)步驟4、步驟5、步驟6和步驟7；

步驟8：輸出新的壁面粒子模型。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：

步驟1中的若干組面網(wǎng)格中的每一組面網(wǎng)格單元尺寸數(shù)均不同，在對三維幾何模型進(jìn)行若干組面網(wǎng)格離散處理之前還包括：確定用于網(wǎng)格單元尺寸數(shù)，生成尺寸序列。

面網(wǎng)格為非結(jié)構(gòu)三角網(wǎng)格，網(wǎng)格單元尺寸小于流體粒子直徑。