[发明专利]一种基于弹性变形的区域网格动态重构方法

说明书

本发明提供了一种基于弹性变形的区域网格动态重构方法，包括以下步骤：步骤1、计算变形前内边界到外边界之间的距离；步骤2、计算变形前空间网格点到物面的距离；步骤3、计算空间网格点的分布情况；步骤4、物面网格点更新；步骤5、基于弹性形变完成区域空间网格点动态重构。本发明提出的重构方案只涉及代数运算，网格重构限定于具体区域，计算量小，网格更新效率高；基于弹性拉伸思想，网格点分布与初始网格成比例拉伸或缩短，确保了动态重构后的网格质量；模块化好，实现方便，可适用于机翼变形、控制舵偏转等航空航天领域的数值仿真需求。

技术领域

本发明涉及动网格技术领域,特别涉及一种基于弹性变形的区域网格动态重构方法。

背景技术

网格技术主要解决计算仿真过程中物体表面变形或多个物体/部件之间存在相对运动的网格更新问题，在航空航天、船舶、机械、化工等领域具有广泛的应用需求。目前，动网格技术主要包括重叠网格法、网格重构法以及浸入边界法和网格变形方法等，但都存在一定的局限性，如重叠网格法和网格重构法计算量大、计算效率低；浸入边界法仅适用于低雷诺数问题；网格变形方法无法保证变形后的网格质量等。本发明公开的区域网格动态重构方法，网格点位置更新全部通过代数计算完成，计算量小、计算效率高；重构前后网格质量保持较好、网格节点数量保持不变；可实现网格的高效、高质量动态重构。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，提供了一种基于弹性变形的区域网格动态重构方法。

本发明采用的技术方案如下：一种基于弹性形变的区域网格动态重构方法，包括以下步骤：

步骤1、计算变形前内边界到外边界之间的距离；

步骤2、计算变形前空间网格点到物面的距离；

步骤3、计算空间网格点的分布情况；

步骤4、物面网格点更新；

步骤5、基于弹性形变完成区域空间网格点动态重构。

进一步的，所述步骤1中变形前内边界到外边界之间的距离计算方法为：内边界到外边界之间的距离即为物面上的网格点沿法向到外边界点形成的线段长度,设为S(i,j_max,k)：

其中，i表示流向、j表示法向、k表示周向,(i,j,k)共同确定一个网格点，x(i,j_max,k)则表示该网格点在x方向的坐标值，y(i,j,k)表示该网格点在y方向的坐标值,z(i,j,k)表示该网格点在z方向的坐标值。

进一步的，所述步骤2中计算变形前空间网格点到物面的距离计算方法为：空间网格点到物面的距离即为物面上的网格点沿法向到任意空间网格点之间的距离，设为S(i,j,k)：

进一步的，所述步骤3中空间网格点的分布情况计算方法为：dS(i,j,k)＝S(i,j,k)/S(i,j_max,k)。

进一步的，所述步骤4中物面网格点通过外部输入舵偏的变形角度进行的更新。

进一步的，所述步骤6中的动态重构具体方法为：在物面网格点更新之后，外边界保持不动，对内外边界构成的区域内网格点进行位置调整，基于弹性拉伸保持网格点在网格线中的相对位置不变，调整后的位置为：

x′(i,j,k)＝dS(i,j,k)*x(i,j_max,k)-x′(i,1,k))+x′(i,1,k)

y′(i,j,k)＝dS(i,j,k)*y(i,j_max,k)-y′(i,1,k))+y′(i,1,k)