[发明专利]一种气动流动数值仿真流场结构的显示方法

说明书

本发明涉及一种气动流动数值仿真流场结构的显示方法，包括：S1.获取气动流动仿真的流场结果数据，并基于初始物理判据对所述流场结果数据进行筛选，获取所述流场结果数据中存在激波面的第一位置；S2.基于筛选物理判据对所述第一位置进行筛选处理，获取激波面结构；S3.汇总所述激波面结构形成气动全流场激波波系结构，并显示所述气动全流场激波波系结构。通过采用本发明的方法，对流场结构的显示无需显卡支持，可直接在计算集群上对流场仿真数据进行流动结构的批量提取，提取结果文件大小比流场仿真数据约小2个数量级，可以方便地在个人电脑上查看流场结构。提取结果可清晰直观地显示出流场的波系结构，对飞行器气动设计和分析提供了极大的便利。

技术领域

本发明涉及一种气动流动数值仿真流场结构的显示方法，尤其涉及一种基于物理特性的气动流动数值仿真流场结构的显示方法。

背景技术

基于计算能力的迅速提升，CFD气动仿真技术近年来得到了蓬勃发展，得到了大规模的工程应用。针对复杂外形的跨声速/超声速流动仿真已逐渐替代风洞试验成为气动设计与分析环节中常用的设计分析手段。对于航空航天常见的复杂外形超声速流动中，常常存在复杂的激波波系。激波在流场中发生反射、干扰，形成非常复杂的波系结构，对飞行器的气动力造成影响，同时飞行速度高时，波系干扰会导致严重的气动加热，影响飞行器热防护设计。因此准确识别激波波系有助于理解复杂流场，有助于飞行器防热设计，在此基础上方能有效地开展气动设计与分析工作。

目前常见的CFD求解器主要分为基于结构网格的结构求解器和基于非结构网格的非结构求解器两类。对于复杂外形流动，工程实用的计算网格量一般在千万量级，单个流场计算结果文件大小为1～10G量级。在普通电脑上难以直接对完整的流场文件进行后处理和可视化，一般需要采用专业显卡的高配置工作站。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气动流动数值仿真流场结构的显示方法，解决显示跨声速/超声速流动中的激波波系流场结构难度高的问题。

为实现上述发明目的，本发明提供一种气动流动数值仿真流场结构的显示方法，包括：

S1.获取气动流动仿真的流场结果数据，并基于初始物理判据对所述流场结果数据进行筛选，获取所述流场结果数据中存在激波面的第一位置；

S2.基于筛选物理判据对所述第一位置进行筛选处理，获取激波面结构；

S3.汇总所述激波面结构形成气动全流场激波波系结构，并显示所述气动全流场激波波系结构。

根据本发明的一个方面，步骤S1中包括：

S11.读取气动流动仿真获得的流场结果数据；

S12.选取流场数据中一个网格单元的单元中心点P_E，_i为起始，以流线推进方式分别沿上游、下游获取其余所述流场单元的单元中心点P_E，_n，以及相应的流场数据；

S13.根据所述初始物理判据对所述流场数据进行判断，获取所述第一位置。

根据本发明的一个方面，步骤S12中，所述流线推进方式满足：

P_k+1＝P_k+s_dV_kλ_k

其中，P_k为当前点，P_k+1为流线上的下一个点，s_d取值为±1，代表是向下游搜索还是向上游搜索，V_k是P_k点处的流动速度矢量，λ_k是P_k点处的网格最小尺度。

根据本发明的一个方面，步骤S12中所述流场数据包括：流动速度V、压力p、密度ρ和温度T。