[发明专利]适用于水利相关数值模拟的非结构化网格剖分及合并方法

说明书

本发明涉及一种适用于水利相关数值模拟的非结构化网格剖分及合并方法，包括以下步骤：对模拟区域分区；对各个区域进行网格剖分；将网格剖分后的各区域进行网格合并生成完整网格；当某区域边界条件发生变化时，针对该区域变化后的边界条件单独剖分网格；将某区域新生成的网格替换原来的网格，且与其它区域网格合并生成新的完整网格。本发明通过对拟合区域的合理分区，既节省大量时间和精力，也能使不同研究阶段多次生成的网格具有一定的连续性，利于数值模拟研究成果的对比分析，增加了网格剖分的效率。

技术领域

本发明涉及一种适用于水利相关数值模拟的非结构化网格剖分及合并方法，属于水利工程技术领域，尤其涉及水动力学、水环境相关的一些水利工程基础技术领域，具体涉及其中的流场、温度场、浓度场模拟研究，是一种用于非结构化网格多区域合并方法，有利于减少剖分的工作量、减少网格差异对数值模拟研究成果的影响。

背景技术

目前，伴随计算机性能的不断提高，数学模拟和数值实验已经广泛地应用到水动力学，水环境专业相关的流场、浓度场的模拟研究。其自身也有很多优点：研究工作支出较少；不受试验场地的限制，可以做任意范围的计算；速度快、周期短、可以较快得到研究结果；可以考虑多种因素相互作用的影响；可以完全自由地选择流动参数；可以进行全尺度“试验”，不存在比尺效应等等。

网格剖分是数值模拟中最基础、最重要的工作。网格的质量直接关系到计算的稳定性和准确性。模型验证阶段，网格剖分基本采用原始的水陆边界和水下地形文件；方案比选和优化阶段，水陆边界和水下地形条件经常会发生一定的变化，每种边界条件都对应一种网格。目前，网格剖分存在的主要问题：

1)重复工作量比较大，对地形和边界条件没有变化的区域，每次都要重复剖分网格，经常会出现前后几套网格数据存在一定的差异，网格的一致性不够好。

2)为保证网格质量，针对整个区域多次的网络剖分，势必会浪费大量的精力。

因此，探寻一种快捷、方便、高效的网格处理方法是十分必要的。

发明内容

基于上述技术缺陷，为了提高现有技术中网格质量，保证不同阶段生成网格的延续性，节省在网格剖分的时间和精力，本发明提出了一种适用于水利相关数值模拟的非结构化网格剖分及合并的方法。

本发明的目的是这样实现的：通过对模拟区域合理分区，分区后进行各个分区的网格剖分，最后合并为一整体。如果某个分区边界条件(水陆边界、水下地形等条件)发生变化，仅需对该分区进行网格的重新剖分，再与其他分区合并即可。

实施具体包括步骤如下：

一种适用于水利相关数值模拟的非结构化网格剖分及合并方法，包括以下步骤：

步骤1：对模拟区域分区，可能出现边界条件变化的区域均要被各自单独划分出来，所述边界条件包括：水陆边界条件、水下地形条件；在分区过程中，定义各区域的公共边界和非公共边界；

步骤2：对各个区域进行网格剖分，对于同一条公共边界在不同区域剖分时，其网格间距以及节点数均设置相同；

步骤3：将网格剖分后的各区域进行网格合并生成完整网格；

步骤4：当某区域边界条件发生变化时，依据变化后的边界条件仅针对该区域重新剖分网格；

步骤5：将步骤4中某区域新生成的网格替换原来的网格，且与其它区域原来的网格合并生成新的完整网格。

进一步的方案为，采用SMS软件进行网格剖分及合并。

进一步的，步骤1中，对于同一条公共边界，在不同区域内分别定义其属于该区域的属性。

进一步的，步骤3包括如下步骤：