[发明专利]一种适于并行处理的多体分离网格重叠方法及系统

说明书

一种适于并行处理的多体分离网格重叠方法及系统，包括细化网格块表面面元；标记各网格块边缘单元；对边缘单元分类存储；根据存储的边缘单元，判断不同物体的网格块之间是否存在重叠位置关系；针对不同物体的存在重叠位置关系的网格块进行挖洞和洞边界回溯，对重叠边界寻找贡献单元，从而实现并行处理的多体分离网格重叠。本发明利用笛卡尔包围盒对网格块表面进行几何近似，通过对不同物体的网格块表面的笛卡尔包围盒的位置辨识，快速判定网格块间是否重叠。在并行计算中，只对存在重叠位置关系的网格块进行重叠操作，避免对全局网格的频繁调用，解决大型重叠网格的内存需求大和计算效率低的难题。

技术领域

本发明涉及一种适于并行处理的多体分离网格重叠方法系统，属于多体分离气动计算技术领域。

背景技术

重叠网格技术一般分为“挖洞”和“寻点”两个步骤。“挖洞”是指流场计算前从网格中挖掉不必要或无意义的网格(如落入物面、对称面的网格以及过宽的重叠边界网格)，并建立合理的用于插值的重叠边界的过程。“寻点”是指寻找重叠边界上的网格的贡献单元，用于重叠边界流场信息的插值传递。

国内外常用的重叠网格技术对全局网格实施“挖洞”和“寻点”操作，数据依赖度极高，只能串行处理。复杂多体分离非定常气动并行计算的网格量较大，传统的重叠网格技术将各进程网格集中发送到主进程进行装配后做串行重叠处理，之后再将重叠结果发送到各进程，造成主进程难以承受的内存需求，而且效率极低。基于重叠网格技术的多体分离非定常计算问题，由于每个时间步都需要对网格进行“挖洞”和“寻点”处理，整个计算量是十分巨大的，所以亟需一种适合分区并行处理的、数据依赖度低的重叠网格技术。

现有的多体分离重叠网格技术要求对全局网格进行重叠操作，数据依赖度高，无法并行处理。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种适于并行处理的多体分离网格重叠方法，利用笛卡尔包围盒对网格块表面进行几何近似，通过对不同物体的网格块表面的笛卡尔包围盒的位置辨识，快速判定网格块间是否重叠。在并行计算中，只对可能重叠的网格块进行重叠操作，避免对全局网格的频繁调用，解决大型重叠网格的内存需求大和计算效率低的难题。

本发明的技术解决方案是：

一种适于并行处理的多体分离网格重叠方法，步骤如下：

(1)细化网格块表面面元；

(2)标记各网格块边缘单元；

(3)对边缘单元分类存储；

(4)根据存储的边缘单元，判断不同物体的网格块之间是否存在重叠位置关系，如果存在重叠关系，则进入步骤(5)；否则结束流程；

(5)针对不同物体的存在重叠位置关系的网格块进行挖洞和洞边界回溯，对重叠边界寻找贡献单元，从而实现并行处理的多体分离网格重叠。

所述细化网格块表面面元，具体为：

(1.1)确定全局笛卡尔网格尺度δ，令δ取物体特征尺度的1/100，以δ为单位进行笛卡尔网格划分；

(1.2)针对边长大于笛卡尔网格尺度δ的网格块表面面元，将网格块表面面元进行逐级细化直到最大面元边长小于δ，以确保网格块表面节点所在的笛卡尔包围盒形成完全封闭的空腔。

所述标记各网格块边缘单元，具体为：

将网格块表面各节点所在的笛卡尔网格单元标记为边缘单元，且记录该边缘单元对应的网格块编号及在广义曲线坐标系中的I、J、K坐标。

对边缘单元分类存储，具体为：

全流场边缘单元信息按网格块存储，每个网格块信息按照K坐标存储，得到K切片，再将K切片按照J坐标存储。

所述重叠位置关系包括：