[发明专利]基于重整化的热仿真数值计算方法、装置及电子设备

说明书

本发明公布了一种基于重整化的热仿真数值计算方法、装置及电子设备。数值计算复杂材料导热性能的核心是计算收敛的温度场，该过程需要大量的计算资源。本发明通过重整化群的多尺度变换获得一系列和目标导热材料结构相似的简化结构，基于最简结构的仿真温度场，结合元胞仿真函数，对简化结构温度场映射和计算，可以快速收敛得到导热材料的仿真温度场，基于仿真温度场可以计算材料的导热性能。相比于传统的数值计算方法，本发明可提升仿真温度场几十甚至上百倍的收敛速度。

技术领域

本发明涉及数值仿真技术领域，尤其涉及一种基于重整化的热仿真数值计算方法、装置及电子设备。

背景技术

工业设计过程中，经常需要利用仿真软件，对不同材料结构进行仿真模拟，通过仿真模拟来获得目标结构对应的功能属性，常用的仿真模拟有：热仿真、流场仿真、力学仿真等。仿真模拟的手段是数值计算方法，常用的数值计算方法为：有限元法、有限体积法、有限差分法、格子玻尔兹曼方法等。仿真模拟的过程是：对目标物体进行网格划分，在此基础上，通过数值计算方法不断迭代计算，直到获得收敛的物理场，利用收敛物理场计算出目标物体的功能属性。通常来说网格划分的越细致，则仿真模拟的精度越高，但网格节点增加，相应的计算量会增加，收敛速度会变慢，所需要的计算时间也会变长。仿真模拟过程的绝大部分时间，消耗在物理场的迭代计算。

由于导热材料的应用在各种生活领域中，使得热仿真最常用的仿真模拟。随着工业的不断发展，热结构越来越复杂，为了准确对导热材料进行仿真模拟，划分网格越来越细致，数量也越来越多，同样消耗的计算资源和时间成本越来越大。

仿真模拟同样是数值孪生的重要组成部分，而时效性是数值孪生重要特征，但是当功能结构比较复杂时，目前仿真模拟的计算速度很难达到需要。

为获得复杂结构的热性能，目前对加快仿真模拟计算速度方法，通常是对有限元法、有限体积法、有限差分法、格子玻尔兹曼方法等数值计算方法的优化改造，虽然可以提升计算速度，但提升程度有限。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种基于重整化的热仿真数值计算方法、装置及电子设备，以解决对复杂结构的数值仿真时，存在计算量大、收敛慢、时间成本高的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例所采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种基于重整化的热仿真数值计算方法，包括：

网格划分步骤，用于对目标物体进行网格划分，得到单元格集合体，其中每个单元格只有一种材料属性，该集合体表征目标物体，网格划分后的目标物体视为元胞结构的集合体；

重整化步骤，用于将目标物体作为第0级结构，从第0级开始，逐级重整化，获得一系列的层级结构，当获得第N级结构后，重整化结束，其中N为正整数；

第一仿真温度场计算步骤，用于对第N级结构，设置和目标物体相同的温度边界条件，在该边界条件下，计算第N级结构的仿真温度场；

映射温度场计算步骤，用于从第N级开始，基于第n级的仿真温度场，其中0n≤N，采用映方式获得第n-1级的映射温度场；

第二仿真温度场计算步骤，用于设置第n-1级温度场初始值为所述的映射温度场，设置和目标物体相同的仿真边界条件，计算第n-1级的仿真温度场；

迭代步骤，用于重复映射温度场计算步骤和第二仿真温度场计算步骤，直至获得目标物体的仿真温度场；

计算步骤，用于基于所述仿真温度场，计算目标物体的导热性能。

第二方面，本发明实施例提供一种基于重整化的热仿真数值计算装置，包括：

网格划分模块，用于对目标物体进行网格划分，得到单元格集合体，其中每个单元格只有一种材料属性，该集合体表征目标物体，网格划分后的目标物体视为元胞结构的集合体；