[發明專利]節點式非結構網格的邊界修正方法、裝置、設備及介質

有效

• 申請號: 202310525517.1
• 申請日: 2023-05-11
• 公開（公告）號: CN116245049B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 于廣瀛;李敏;蘇利天;李彬;查浩;王棟志;劉麗麗;何旭
• 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: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06T17/20;G06F113/08;G06F119/14;G06F119/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 牛亭亭

本發明公開了一種節點式非結構網格的邊界修正方法、裝置、設備及介質，應用于計算流體力學技術領域，包括：針對非結構網格中的每個邊界節點，從非結構網格中確定出與邊界節點相鄰的各個內節點；非結構網格與發動機燃燒室對應；從各個內節點中選擇出與邊界節點的邊界面法向最近的目標內節點；基于目標內節點的每個相鄰節點與目標內節點的梯度影響因子對邊界節點的控制方程的系數進行修正，以便基于修正后的控制方程計算邊界節點處流體的物理量；本發明能夠實現對邊界節點的邊界梯度修正，保證計算得到的物理量的準確性，有利于實現燃燒室低速不可壓流體的高精度模擬。

技術領域

本發明涉及計算流體力學技術領域，特別是涉及一種節點式非結構網格的邊界修正方法、裝置、電子設備及計算機可讀存儲介質。

背景技術

航空發動機燃燒室構型復雜，形成了高雷諾數的復雜兩相三維流動，充滿著燃燒波、各種渦系、附面層及其相互之間的干擾。提高CFD仿真算法的可信度和精度，形成快速、經濟、可靠的航發燃燒室計算、設計、分析和評估仿真工具，促進發動機設計方法由傳統方法向預測設計方法的轉變，對于設計新型燃燒室和研制高性能的發動機、提升現有我國航空競爭力具有重要意義。

計算流體力學中，空間離散分為結構化網格與非結構化網格，其中，非結構化網格的內部點不具有相同的毗鄰單元，可以是多種形狀，因此具有靈活性，能很好的彌補結構化網格不能解決任意形狀和任意連通區域的網格剖分的欠缺。由于航空發動機燃燒室內的流動屬于低速不可壓流動，因此針對發動機燃燒室的復雜構型，非結構化網格可以很好的處理燃燒室復雜幾何結構及火焰筒冷卻孔問題，在工程設計中有極大的優勢。目前常用的燃燒室湍流燃燒仿真軟件均采用基于格心法的非結構化網格處理流體域，但是對于航空發動機燃燒室這種小尺度、構型復雜的計算域，計算精度并不如基于節點法的非結構化網格，尤其是在梯度的計算精度上相差較大。

基于節點法的非結構化網格將計算物理量矢量存儲在網格控制體的節點處，既可以滿足復雜幾何構型的需求，又可以減少計算機所需存儲空間。基于節點法的非結構網格由于與每個節點相鄰的節點數目遠遠大于格心法節點，在計算梯度時可以獲得更多的信息，得到更精確的結果。

節點法網格在處理第一類邊界條件問題時，不需要使用虛網格，可以直接將邊界條件賦予邊界處對應節點。但在處理第二類邊界條件問題時，由于節點梯度是受所有相鄰節點值影響的，因此在處理時必須考慮相鄰邊界節點之間的相互影響，而目前并沒有對非結構化節點法網格的第二類邊界條件進行有效處理的方法，導致節點法無法應用于燃燒室低速不可壓流的高精度模擬，以實現對流體中的物理量求解。

鑒于此，如何提供一種能夠解決上述技術問題的節點式非結構網格的邊界修正方法、裝置、電子設備及計算機可讀存儲介質成為本領域技術人員需要解決的問題。

發明內容

本發明實施例的目的是提供一種節點式非結構網格的邊界修正方法、裝置、電子設備及計算機可讀存儲介質，在使用過程中能夠實現對邊界節點的邊界梯度修正，保證計算得到的物理量的準確性，有利于實現燃燒室低速不可壓流體的高精度模擬。

為解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種節點式非結構網格的邊界修正方法，包括：

針對非結構網格中的每個邊界節點，從所述非結構網格中確定出與所述邊界節點相鄰的各個內節點；所述非結構網格與發動機燃燒室對應；

從各個所述內節點中選擇出與所述邊界節點的邊界面法向最近的目標內節點；

基于所述目標內節點的每個相鄰節點與所述目標內節點的梯度影響因子對所述邊界節點的控制方程的系數進行修正，以便基于修正后的控制方程計算所述邊界節點處流體的物理量。

可選的，所述從各個所述內節點中選擇出與所述邊界節點的邊界面法向最近的目標內節點，包括：

針對每個所述內節點，計算所述內節點和所述邊界節點之間連線與所述邊界節點的邊界面法向之間的夾角；