CN109783965B - 一种结构网格自动分块加密方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结构网格自动分块加密方法，包括：步骤一、根据原始结构网格的边界条件将原始结构网格的网格块进行分组；步骤二、根据加密系数，在不改变原始结构网格的空间拓扑的前提下，对每个分组的网格块进行加密重构；步骤三、将加密重构后的分组重新装配，并通过更新不同分组之间的边界条件得到加密重构网格；步骤四、对加密重构网格进行各项检查，并输出加密重构网格及其边界条件。本发明中根据原始结构网格的边界条件自动进行分组、自动进行加密重构，并自动输出加密重构网格及其边界条件，从而实现了结构网格的自动分块加密，完全无需人工干预，不仅高效稳定，而且杜绝了手工操作可能引入的误差。

Description

一种结构网格自动分块加密方法

技术领域

本发明涉及，尤其是一种结构网格自动分块加密方法。

背景技术

目前，由于出色的计算效率和可靠的计算精度，结构网格方法在计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)中依然处于主流地位。然而结构网格方法中计算网格的生成是一项非常消耗人力和时间的工作，当数值模拟过程中局部流场需要调整模拟策略，网格密度需要增加或者减小时，用户需要进行大量的手工操作并且必须具有足够的经验才能获得满意效果，此时，这种人力资源的消耗问题就比较突出。CFD的经典算法中包括了重叠网格(overset grid)和拼接网格(patched grid)等技术可以对结构网格进行局部加密来解决常规对接网格很难解决的问题，但是这些方法都需要用户手动重新构造空间网格拓扑、重新做交界面投影并划分计算网格，工作量很大，从而大大降低此类研究的工作效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种结构网格自动分块加密方法，该方法可以用于对接网格、重叠网格和拼接网格等所有结构网格形式，而且无需任何人工干预，能够大大降低网格生成过程的时间和人力成本。

本发明采用的技术方案如下：

一种结构网格自动分块加密方法，包括：

步骤一、根据原始结构网格的边界条件将原始结构网格的网格块进行分组；

步骤二、根据加密系数，在不改变原始结构网格的空间拓扑的前提下，对每个分组的网格块进行加密重构；

步骤三、将加密重构后的分组重新装配，并通过更新不同分组之间的边界条件得到加密重构网格；

步骤四、对加密重构网格进行各项检查，并输出加密重构网格及其边界条件。

进一步，步骤一所述根据原始结构网格的边界条件将原始结构网格的网格块进行分组的方法为：

步骤1.1，读取原始结构网格的空间点坐标和边界条件；

步骤1.2，将原始结构网格的网格块根据其边界条件由内而外自动分组。

进一步，所述原始结构网格的分组，包括：物面边界组、远场边界组和中间区域组；

采用搜索原始结构网格边界条件的方法自动进行分组：

将包含壁面边界的网格块编入物面边界组；

将包含远场边界的网格块编入远场边界组；

将原始结构网格中除去物面边界组和远场边界组的网格块编入中间区域组。

进一步，步骤二所述根据加密系数，在不改变原始结构网格的空间拓扑的前提下，对每个分组的网格块进行加密重构的方法为：

步骤2.1，根据加密系数，采用结构网格重构方法，在不改变原始结构网格的空间拓扑的前提下，对每个分组的网格块的棱线进行加密重分布；

步骤2.2，根据加密系数，对每个分组的网格块的6个面进行加密重分布，并按需要对网格块的6个面进行投影；

步骤2.3，采用超限插值法对每个分组的网格块进行重构。

进一步，每个分组的网格块的所述加密系数由用户根据具体计算状态给定。

进一步，步骤三所述将加密重构后的分组重新装配，并通过更新不同分组之间的边界条件得到加密重构网格的方法为：

步骤3.1，根据加密系数依次刷新每个分组的网格块的三个方向指标；

步骤3.2，根据网格块的边界条件内含的网格对接关系，判断该网格块的对接网格块是否与自身属于同一分组，如属于同一分组则继续保持为对接边界，如不属于同一分组则将该网格块与其对接网格块的对接边界置换为拼接边界，并赋予新的拼接边界条件。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明中根据原始结构网格的边界条件自动进行分组、自动进行加密重构，并自动输出加密重构网格及其边界条件，从而实现了结构网格的自动分块加密，完全无需人工干预，不仅高效稳定，而且杜绝了手工操作可能引入的误差。同时，该方法也适用于一些由于外形不规则需要局部加密的计算状态，比如涡流发生器等小尺度部件和翼尖涡、边条涡等复杂流场现象，用户只需要自己指定需要加密的网格块，本方法也可以良好适用，完成对用户指定区域的自动加密。同时，由于本方法没有对具体网格形式的限制，因此可以普遍适用于结构网格的所有形式(对接网格、拼接网格和重叠网格)，从而具有更加广阔的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的结构网格自动分块加密方法的流程框图。

图2为本发明的原始结构网格自动分组示意图。

图3为本发明的加密重构网格重新装配示意图。

图4为本发明的加密重构网格局部细节示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供的一种结构网格自动分块加密方法，基于主流商业软件的边界条件格式(兼容pointwise和ICEM)和在CFD中被广泛应用的拼接网格计算方法实现，如图1所示，具体包括：

步骤一、根据原始结构网格的边界条件将原始结构网格的网格块进行分组：

步骤1.1，读取原始结构网格的空间点坐标和边界条件；可以利用原始结构网格的边界文件获得流场内外边界网格块的信息，从而获取原始结构网格的空间点坐标和边界条件；

步骤1.2，将原始结构网格的网格块根据其边界条件由内而外自动分组。

所述原始结构网格的分组，包括：物面边界组、远场边界组和中间区域组；具体地，可以采用搜索原始结构网格边界条件的方法自动进行分组：

将包含壁面边界的网格块编入物面边界组；

将包含远场边界的网格块编入远场边界组；

将原始结构网格中除去物面边界组和远场边界组的网格块编入中间区域组。

原始结构网格的网格块进行分组也可以按照用户指定块进行分组。

步骤二、根据加密系数，在不改变原始结构网格的空间拓扑的前提下，对每个分组的网格块进行加密重构：

步骤2.1，根据加密系数，采用结构网格重构方法，在不改变原始结构网格的空间拓扑的前提下，对每个分组的网格块的棱线进行加密重分布；

步骤2.2，根据加密系数，对每个分组的网格块的6个面进行加密重分布；

值得注意的是，上述过程，可以按照需要对网格块的6个面进行投影，以此保证在不改变原始结构网格的空间拓扑的前提下对棱线或面进行加密重构；本发明采用模糊法线投影方法进行物面或者交界面投影；所述模糊法线投影方法采用投影区域的一块区域的平均法线作为网格块某个物面单元的投影方向，当投影物面单元沿两个方向移动时，投影区域也随之小幅平移，这样就可以使得即便物面单元曲率变化较大，投影方向不会出现剧烈的变动，对各种不规则物面具有很强的适应性，使得物面投影这一过程更加精确可靠。

步骤2.3，采用超限插值法(TFI,TransFinite Interpolation)对每个分组的网格块进行重构。

上述的每个分组的网格块的所述加密系数由用户根据具体计算状态给定。

步骤三、将加密重构后的分组重新装配，并通过更新不同分组之间的边界条件得到加密重构网格：

步骤3.1，根据加密系数依次刷新每个分组的网格块的三个方向指标；当对不同分组的网格块根据加密系数进行不同的加密后，三个方向网格块数量会发生变化，因此，将每个分组的网格块的三个方向指标(即三个方向的网格块点数)变换为加密后的新的网格块点数。

步骤3.2，根据网格块的边界条件内含的网格对接关系，判断该网格块的对接网格块是否与自身属于同一分组，如属于同一分组则继续保持为对接边界，如不属于同一分组则将该网格块与其对接网格块的对接边界置换为拼接边界，并赋予新的拼接边界条件，从而实现将该对接边界自动转换为传统的拼接边界；

步骤四、对加密重构网格进行各项检查，并输出加密重构网格及其边界条件。

下面以一个机翼为例，对本实施例的结构网格自动分块加密方法进行说明。

如图2所示，给出了原始结构网格的分组。可以看到通过搜索原始结构网格边界条件的方法自动进行分组的过程，无需人工干预即可完成自动分组。

如图3所示，给出了根据加密系数，对每个分组的网格块进行加密重构，然后重新装配的过程。根据加密系数，对每个分组的网格块进行加密重构得到图2左侧的新物面边界组、新远场边界组和新中间区域组，将其装配后得到加密重构网格，然后通过更新不同分组之间的边界条件获取加密重构网格的边界条件，同样可以自动完成，无需手工操作。

如图4所示，给出了通过本发明获得的加密重构网格及其不同分组之间的局部细节，右上显示了新的物面边界组与新的中间区域组交界处的细节，右下显示了新的远场边界组与新的中间区域组交界处的细节。可以看到，原始结构网格的网格线连续的对接边界已经重构为网格线不连续的拼接边界。此时，用户就可以采用传统的CFD拼接网格方法对加密重构网格进行数值模拟。

由上述过程可以得出，本发明的结构网格自动分块加密方法，从网格块分组到网格加密重构和输出完全无人工干预，所有流程均可以实现自动化运行，不仅高效稳定，而且杜绝了手工操作可能引入的误差。同时，本发明也适用于一些由于外形不规则需要局部加密的计算状态，比如涡流发生器等小尺度部件和翼尖涡、边条涡等复杂流场现象，用户只需要自己指定需要加密的网格块，本方法也可以良好适用，完成对用户指定区域的自动加密。同时，由于本方法没有对具体网格形式的限制，因此可以普遍适用于结构网格的所有形式(对接网格、拼接网格和重叠网格)，从而具有更加广阔的应用范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种结构网格自动分块加密方法，其特征在于，包括：

步骤一、根据原始结构网格的边界条件将原始结构网格的网格块进行分组；

步骤二、根据加密系数，在不改变原始结构网格的空间拓扑的前提下，对每个分组的网格块进行加密重构；

步骤三、将加密重构后的分组重新装配，并通过更新不同分组之间的边界条件得到加密重构网格；

步骤四、对加密重构网格进行各项检查，并输出加密重构网格及其边界条件；

所述原始结构网格的分组，包括：物面边界组、远场边界组和中间区域组；

采用搜索原始结构网格边界条件的方法自动进行分组：

将包含壁面边界的网格块编入物面边界组；

将包含远场边界的网格块编入远场边界组；

将原始结构网格中除去物面边界组和远场边界组的网格块编入中间区域组。

2.如权利要求1所述的结构网格自动分块加密方法，其特征在于，步骤一所述根据原始结构网格的边界条件将原始结构网格的网格块进行分组的方法为：

步骤1.1，读取原始结构网格的空间点坐标和边界条件；

步骤1.2，将原始结构网格的网格块根据其边界条件由内而外自动分组。

3.如权利要求1所述的结构网格自动分块加密方法，其特征在于，步骤二所述根据加密系数，在不改变原始结构网格的空间拓扑的前提下，对每个分组的网格块进行加密重构的方法为：

步骤2.1，根据加密系数，采用结构网格重构方法，在不改变原始结构网格的空间拓扑的前提下，对每个分组的网格块的棱线进行加密重分布；

步骤2.2，根据加密系数，对每个分组的网格块的6个面进行加密重分布，并按需要对网格块的6个面进行投影；

步骤2.3，采用超限插值法对每个分组的网格块进行重构。

4.如权利要求1所述的结构网格自动分块加密方法，其特征在于，每个分组的网格块的所述加密系数由用户根据具体计算状态给定。

5.如权利要求1所述的结构网格自动分块加密方法，其特征在于，步骤三所述将加密重构后的分组重新装配，并通过更新不同分组之间的边界条件得到加密重构网格的方法为：

步骤3.1，根据加密系数依次刷新每个分组的网格块的三个方向指标；

步骤3.2，根据网格块的边界条件内含的网格对接关系，判断该网格块的对接网格块是否与自身属于同一分组，如属于同一分组则继续保持为对接边界，如不属于同一分组则将该网格块与其对接网格块的对接边界置换为拼接边界，并赋予新的拼接边界条件。

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