本发明属于计算力学
技术领域：
，具体涉及一种基于RBF变形的高精度曲网格生成方法。
背景技术：
：目前，随着计算流体力学（CFD）的日益成熟和计算机技术的迅猛发展，CFD在工业产品的设计过程中的作用和地位正日显突出,工程应用中使用的CFD计算方法绝大部分都是二阶精度的计算格式。尽管二阶格式已在复杂外形的数值模拟中取得了成功应用，但是由于二阶精度计算格式具有较大的数值耗散与色散，难以精确模拟流动细节，已越来越难以满足工业部门的需求，因此，近年来高阶精度格式成为研究的热点。高精度格式使用相对少量的计算网格就能获得高阶精度（大于二阶精度）的计算结果，相应发展了丰富的计算方法，但是随着研究的深入，发现高精度格式的稳定性收到计算网格的影响，要想获得稳定的高精度模拟结果，必须使用高精度的曲网格。生成高精度曲网格主要分为直接生成和直网格转换两种方法，其中直网格转换法能用到现有的成熟的直网格生成技术，因此成为目前的曲网格生成的主流方法。曲网格生成的主要步骤是：首先，生成直网格，并将此作为生成高精度曲网格的基础；然后，进行物面网格曲化，即将物面上的直网格线/面片变换为曲线/曲面，可以采用基函数重构或者将高阶点投影到物面的方法；最后，采用网格变形技术，使得因物面网格曲化过程导致的空间无效的网格重新有效，即其雅克比系数为正。对于曲网格生成过程的最后一步，即空间网格的变形，目前主要采用几何外推变形、优化变形、基于求解弹性方程变形等几种方法。前两种方法在处理一般简单外形时比较便捷，但是难以处理三维复杂外形。求解弹性方程变形的方法有完善的数学理论基础，可用于处理复杂外形，成为高精度曲网格变形的主要方法。但是由于该方法需要在网格变形时求解一个非线性弹性方程，可能会由于方程的非线性导致稳定性差容易发散，同时，一般采用迭代的方式求解该方程，因此效率较低。因此，需要提供一种基于RBF变形的曲网格生成方法，应用到高精度曲网格生成技术中，使得健壮性和效率都大大提高。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明的目的是针对目前的曲网格生成过程中，体网格变形时存在的健壮性差、效率低的问题，本发明提出了一种健壮、高效、适用于复杂外形高精度曲网格生成的网格变形方法。一种基于RBF变形的高精度曲网格生成方法，所述曲网格生成方法包括以下步骤：S1，采用常用的网格生成软件生成直网格，以此作为高精度曲网格的输入；S2,在直网格的边、面和体中，按照精度要求添加高精度点；S3,将物面上的高精度点投影到几何模型文件；S4，采用改良后的径向基函数法RBF，对空间中的体网格点变形，所述网格点变形只针对添加的高阶点，而原有的直网格点保持不动。优选地，所述S2中的直网格为非结构网格（例如三角形、四面体）在生成二阶曲网格时，在每条边中点添加一个点；生成三阶曲网格时，在每条边均匀添加2个高阶点；优选地，所述步骤S4中的改良的径向基函数法RBF为：（1）（2）这里，是待变形的空间点的坐标，是点的变形量，是法向指向侧的物面上的高阶点，是物面上高阶点的系数，是与点连接的所有边的最小边长，是与点连接的所有单元的最大边长。本发明的技术方案具有以下有益效果：本发明提供的一种基于RBF变形的高精度曲网格生成方法，在进行体网格变形时仅需要求解一个简单的线性方程，求解时直接进行向量运算，无需进行迭代求解，因此在方法的健壮性、效率上都有很大的优势，采用本发明能大幅缩短计算周期。附图说明下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。图1是本发明基于RBF变形的高精度曲网格生成过程图。具体实施方式为了清楚了解本发明的技术方案，将在下面的描述中提出其详细的结构。显然，本发明实施例的具体施行并不足限于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的优选实施例详细描述如下，除详细描述的这些实施例外，还可以具有其他实施方式。下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。本发明提出的基于RBF变形的高精度曲网格生成方法，针对目前的高精度曲网格生成过程中，体网格变形时存在的健壮性差、效率低的问题，本发明提出了一种健壮、高效、适用于复杂外形高精度曲网格生成的体网格变形方法，主要思想是将动网格技术中的径向基函数法（RBF）进行改良，并应用到高精度曲网格生成技术中，得到一种能健壮地、高效地生成复杂外形的高精度曲网格的方法，主要步骤包括（见下文图1，图1中分别是初始直网络、添加高阶点、投影、高阶点变形）：步骤1：采用常用的网格生成软件生成直网格，以此作为高精度曲网格的输入。步骤2：在直网格的边、面和体中，按照精度要求添加高精度点，例如对于三角形直网格，生成二阶曲网格时，在每条边中点添加一个点；生成三阶曲网格时，在每条边均匀添加2个高阶点。步骤3：将物面上的高阶点投影到几何模型文件（如iges、step）；步骤4：采用改良后的径向基函数法（RBF），对空间中的体网格点变形。网格变形只针对添加的高阶点，而原有的直网格点保持不动。改良的径向基函数法（RBF）为：（1）（2）这里，是待变形的空间点的坐标，是点的变形量，是法向指向侧的物面上的高阶点（即物面上满足的高阶点），是物面上高阶点的系数，是与点连接的所有边的最小边长，是与点连接的所有单元的最大边长。公式（1）是在传统的RBF方法中添加了几何限制项，其物理意义是高阶网格点的刚性，即如果两个点间的距离小，则刚性大、变形量小；反之则刚性小、变形量大。通过以上四个步骤，完成高精度曲网格的生成。之后可以将生成的高精度曲网格输出并使用，如进行CFD计算或者进行可视化，其对比见表1，表1是采用本发明和传统方法在进行网格变形时的效率比较，可见，采用本发明能大幅缩短计算周期。表1本发明与传统方法的效率比较传统方法耗费时间(s)本发明耗费时间(s)1万网格5.681.2310万网格300.0125.21本发明提供的一种基于RBF变形的高精度曲网格生成方法，在进行体网格变形时仅需要求解一个简单的线性方程，求解时直接进行向量运算，无需进行迭代求解，因此在方法的健壮性、效率上都有很大的优势，采用本发明能大幅缩短计算周期。最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。当前第1页1 2 3