[发明专利]一种基于网格框架的非结构附面层网格生成方法

说明书

本发明公开了一种基于网格框架的非结构附面层网格生成方法，包括以下步骤：S1.利用Pointwise进行数模离散，生成表面网格并作为方法的输入；S2.根据表面网格的几何特征提取出支撑点，再通过支撑点与其法向量计算出框架支撑线；S3.通过径向基函数插值方法得到轮廓线；S4.在轮廓线和表面网格的基础上，再次利用径向基函数插值得到附面层顶层网格；S5.通过一种线性插值生成附面层内部网格。通过对生成的自动性和对局部网格质量的控制能力进行仿真实验可以看出本发明的方法所生成网格的精度满足使用要求。

技术领域

本发明属于模拟仿真网格生成技术领域，具体涉及一种基于网格框架的非结构附面层网格生成方法。

背景技术

CFD(Computational Fluid Dynamics)在航空航天、汽车、高铁等领域的应用与日俱增，已成为了众多研究领域不可或缺的重要技术工具。通过几十年的发展，其计算结果的可信度得到了行业认可，可以作为气动外形优化的有力证据。其中前处理阶段的网格生成是CFD流程中必不可少的重要环节，是进行数值计算的前提和基础。网格生成质量好坏直接影响数值计算的效率、精度和计算稳定性。

其中，附面层网格则是为了更好的捕捉贴近壁面的薄层的流动特性。但生成含附面层网格时自动性及可靠性比较差，需要大量的人工交互，有时甚至无法完成。目前，对于附面层生成主流上采用了混合网格的策略，生成半结构化的棱柱网格，具有更好的精度。

Pirzadeh提出层推进法，沿着表面网格点的某一个方向和表面网格的拓扑关系一层一层的生成棱柱网格。Kallinderis等基于层推进法提出了法向推进法，沿着表面网格点的法向一步一步推进生成棱柱网格。对于复杂的外形，生成附面层网格时，会导致个别网格质量不好，甚至出现交叉现象，而一般通过减少附面层的层数来避免交叉。

张来平等在三棱柱网格方法发展了一种聚合的方法，首先生成各向异性的四面体网格，然后再聚合成棱柱网格，但聚合后会有少数质量较差的网格单元。

此外，孙岩提出交互式棱柱网格生成方法,该方法已知初始网格，经人工交互生成附面层每一层边界点，然后通过径向基函数插值方法，插值得到每一层内部的网格点。该方法利用人工生成的边界点作为约束条件，有效避免了网格交叉，并可以对局部网格质量生成进行调整，最终生成高质量的棱柱网格。但该方法需要耗费大量人力去生成附面层边界点，因附面层中的每一层网格点都是插值得到，而插值有一定的误差，会导致附面层的扰动，故后期需要进行优化。

孙岩等提出了一种基于约束框架的棱柱网格生成方法。该方法基于TFI生成背景结构框架网格。其表面网格节点与背景框架网格之间的映射关系通过一种线性投影方法建立。虽然该方法在棱柱网格质量控制、局部修改方面有较好的效率和优势，但背景框架网格生成比较困难。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种基于网格框架的非结构附面层网格生成方法，首先计算出附面层框架线，然后利用径向基函数插值方法构造附面层顶面网格，再通过线性插值构造顶面网格节点与表面网格点间的附面层网格线，最后生成全部的附面层网格。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于网格框架的非结构附面层网格生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：利用网格生成软件Pointwise对输入的实体模型进行数模离散，生成非结构表面网格，将生成的非结构表面网格作为该方法的输入，并设置附面层的增长率G、首层高度f和附面层高度h；

步骤2：根据生成非结构表面网格的几何特征提取若干点作为支撑点及插值基点，按照网格点的法向方向和输入的附面层高度，计算得出支撑线；

步骤3：通过径向基函数插值方法计算得到表面网格的轮廓线；

步骤4：基于得到的轮廓线和表面网格，再次利用径向基函数插值方法计算得到附面层顶层网格；