[發明專利]一種基于笛卡爾網格的運動仿真方法、裝置及設備

有效

• 申請號: 202210362648.8
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114444215B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 陳浩;劉楊;華如豪;龐宇飛;齊龍;畢林;袁先旭;陳堅強
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心計算空氣動力研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/28
• 代理公司: 北京觀韜中茂律師事務所 11553
• 代理人: 張聰聰

本發明實施例提供了一種基于笛卡爾網格的運動仿真方法、裝置及設備，笛卡爾網格具有網格生成自動化程度高、復雜外形適應性好等優勢，在仿真過程中應用笛卡爾網格，可以提高整個仿真過程的自動化程度。

技術領域

本發明實施例涉及計算流體動力學技術領域，特別是涉及一種基于笛卡爾網格的運動仿真方法、裝置及設備。

背景技術

氣動/運動/控制耦合，是指在模擬飛行過程中，同時考慮空氣動力學、剛體運動學和飛行控制學，飛行控制一般通過控制系統中的操縱面偏轉實現。

飛行器飛行動力學問題模擬研究方法一般分為：理論方法、工程簡化方法和計算流體動力學方法（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法。基于CFD方法的飛行器飛行動力學問題的關鍵技術主要包括運動網格方法、非定常流場求解方法以及氣動/剛體運動/結構變形的耦合模型等。網格生成技術的自動化程度直接決定了整個仿真過程的自動化程度。對于涉及氣動/運動/控制耦合的問題，貼體運動網格技術是目前采用較多的網格處理方法，已經在很多復雜的非定常流動問題上已經取到了許多成功的應用，但總的來說，該類方法一般還是依賴于人力生成，這也直接導致了整個飛行器氣動/運動/控制耦合問題仿真過程人工介入較多，自動化程度并不高。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種基于笛卡爾網格的運動仿真方法、裝置及設備，以提高飛行器氣動/運動/控制耦合問題仿真過程的自動化程度。

為達到上述目的，本發明實施例提供了一種基于笛卡爾網格的運動仿真方法，包括：

獲取飛行器模型，確定所述飛行器模型的狀態參數；

設定針對所述飛行器模型的來流參數以及控制參數；

生成所述飛行器模型的笛卡爾網格；

基于所述來流參數和最新的笛卡爾網格，通過求解流場的流動控制方程，進行CFD數值計算，收斂后得到當前時刻的流場狀態信息；

將位于所述飛行器模型的表面的笛卡爾網格的網格單元在所述表面插值得到所述表面的壓力分布，通過將所述壓力分布在所述飛行器模型的表面積分得到所述飛行器模型的受力狀態信息；

根據所述飛行器模型的受力狀態信息，通過飛行器運動學方程，計算得到所述飛行器模型的質心位移和姿態變化信息；

在所述狀態參數的基礎上，根據所述飛行器模型的質心位移和姿態變化信息，確定所述飛行器模型變化后的位置和姿態；

計算所述飛行器模型變化后的位置和姿態與所述控制參數之間的偏差；

判斷所述偏差是否滿足預設仿真條件；

如果不滿足，則基于所述偏差，計算所述飛行器模型的操縱面偏角變化值；

根據所述飛行器模型的操縱面偏角變化值，更新所述飛行器模型的笛卡爾網格，并返回執行所述基于所述來流參數和最新的笛卡爾網格，通過求解流場的流動控制方程，進行CFD數值計算，收斂后得到當前時刻的流場狀態信息的步驟及后續步驟，直至所述偏差滿足預設仿真條件的情況下，將所述飛行器模型變化后的位置和姿態確定為仿真結果。

可選的，所述生成所述飛行器模型的笛卡爾網格，包括：

生成所述飛行器模型的表面網格；

根據所述表面網格和設定的自適應笛卡爾網格生成參數，生成所述飛行器模型的笛卡爾網格。

可選的，所述自適應笛卡爾網格生成參數包括：計算域、待生成的笛卡爾網格的尺寸、自適應加密次數；

所述根據所述表面網格和設定的自適應笛卡爾網格生成參數，生成所述飛行器模型的笛卡爾網格，包括：