个计算区域在这个几何边界处，通过守恒方式(质量守恒、动量守恒、能量守恒)将其边界网格点上的物理参数向另一个计算区域在该几何边界处的网格点传递物理参数，反之亦然。
[0047]采用外部计算区域与圆柱螺旋缠绕体计算区域相交界的方式进行数据交互，而把流场边界设置在外部计算区域，壁面边界设置在螺旋缠绕体上，这样在调整参数时的设置较为简便易行。
[0048]最终，将前文获得的三维完全结构化网格和外部计算区域网格搭接在一起，并在二者的交界面处进行数据交互。
[0049]在本发明中对圆柱螺旋缠绕体的表面及空间，均采用结构化网格进行离散，这样可以具有较高的保型度，不仅能有效改善对壁面流动的模拟精度，而且能够有效降低空间网格数量，缓解计算压力。另外本发明中的方法构建出的完全结构化网格采用旋转拉伸方式生成，每一层的拉伸距离和转动角度都相等，因此网格具有很好的均匀性，保证了对展向流动模拟的一致性，从避免了因网格分布畸变或者不均匀而导致的模拟精度不足问题。
[0050]值得注意的是，现有的相关数值试验结果表明，在空间中构建的长方体网格(也称为六面体网格)对边界层内流动的计算精度明显优于四面体/棱柱层混合网格，图5为基于本发明网格的结果，图6为混合网格结果。对于低速流动来说，因为没有强间断(如超声速激波)的存在，所以，其所有流场参数随时间、空间的变化都是光滑连续的，这是低速绕流的物理特征。图5中基于本发明网格的结果很好地复现了流场参数连续光滑变化的物理特征。而从基于混合网格的结果即图6可以看出，其空间截面的流场参数分布具有明显的不连续，表明这类网格对流场参数连续光滑变化特征的捕获效果有一定不足，其数值模拟精度还可以进一步改善。
[0051]本发明提供了一种在圆柱螺旋缠绕体表面生成CFD网格的方法，包括获取圆柱螺旋缠绕体的截面图形，根据所述截面图形，生成二维完全结构化网格，以所述圆柱螺旋缠绕体中的圆柱轴线为转轴进行旋转拉伸处理，得到处理后的三维完全结构化网格，在所述三维完全结构化网格外的空间中，构建长方体计算区域，得到外部计算区域网格，在所述整体计算网格内的所述三维完全结构化网格与所述外部计算区域网格的交界面处，进行数据交互。相对于现有技术采用非结构化网格进行离散，不但可以有效改善对壁面流动的模拟精度，而且能够有效降低空间网格数量，缓解计算压力。
[0052]可选的，所述截面图形垂直于所述圆柱螺旋缠绕体中圆柱的轴心。
[0053]在实施中，获取到的截面图形需要准确垂直于圆柱螺旋缠绕体中圆柱的轴心，这样才可以确保在后续的旋转拉伸过程中，得到准确的三维完全结构化网格。
[0054]可选的，所述将所述圆柱螺旋缠绕体的螺距平分为预设数量的分段，在所述二维完全结构化网格中以所述圆柱螺旋缠绕体中的圆柱轴线为转轴进行旋转拉伸处理，得到处理后的三维完全结构化网格，包括:
[0055]将所述圆柱的螺距L平分为N段；
[0056]在所述二维完全结构化网格中以所述圆柱轴线为转轴进行旋转拉伸处理，每次旋转高度增加L/N，每次旋转角度为360° /N ;
[0057]经过N次旋转拉伸处理后，得到高度为L、共N层的三维完全结构化网格。
[0058]在实施中，为了得到准确的三维完全结构化网格，需要确定在圆柱螺旋缠绕体的螺距L平分为N段，同时将旋转一周即360°平分为同样的N份，这样在垂直于二维完全结构化网格的平面的方向进行旋转拉伸时，每当旋转高度增加增加L/N时，对应的旋转角度为360° /No经过N次旋转拉伸后，就可以得到高度为L、共N层的三维完全结构化网格。
[0059]例如，将200mm按200次进行旋转，则每次将被操作对象的高度增加1mm，将被操作对象旋转1.8°，通过200次操作，就形成了 200层的三维完全结构化网格。
[0060]为了更为清楚的表明这一过程，在图7中的三维完全结构化网格中，标注出了圆柱缠绕体中的圆柱1、圆柱1外侧的缠绕物2、周期边界网格3以及三维完全结构化网格的交界面4。
[0061]可选的，所述在所述圆柱螺旋缠绕体的三维完全结构化网格与所述外部计算区域网格的交界面处，进行数据交互。包括:
[0062]在所述三维完全结构化网格与所述外部计算区域网格的交界面处，使用质量守恒、动量守恒和能量守恒原理，实现质量、动量与能量在所述三维完全结构化网格与所述外部计算区域网格之间进行数据交互。
[0063]在实施中，前文得到的三维完全结构化网格与外部计算区域网格构成的交界面上，使用质量守恒、动量守恒和能量守恒原理，实现质量、动量与能量在所述三维完全结构化网格与所述外部计算区域网格之间进行数据交互。
[0064]这里之所以需要进行数据交互是因为，直接在图7中所指向的那个圆柱形交界面上很难同时设置入流和出流边界，所以需要借助于外部的如图8所示的长方体计算区域来设置入流、出流等边界条件。
[0065]在两个计算区域交界面处的计算参数交互，是通过各自边界上的网格点参数的交互来实现的。即一个计算区域在这个几何边界处，通过守恒方式(质量守恒、动量守恒、能量守恒)将其边界网格点上的物理参数向另一个计算区域在该几何边界处的网格点传递物理参数，反之亦然。
[0066]本发明提供了一种在圆柱螺旋缠绕体表面生成CFD网格的方法，包括获取圆柱螺旋缠绕体的截面图形，根据所述截面图形，生成二维完全结构化网格，以所述圆柱螺旋缠绕体中的圆柱轴线为转轴进行旋转拉伸处理，得到处理后的三维完全结构化网格，在所述三维完全结构化网格外的空间中，构建长方体计算区域，得到外部计算区域网格，在所述整体计算网格内的所述三维完全结构化网格与所述外部计算区域网格的交界面处，进行数据交互。相对于现有技术采用非结构化网格进行离散，不但可以有效改善对壁面流动的模拟精度，而且能够有效降低空间网格数量，缓解计算压力。
[0067]需要说明的是:上述实施例提供的一种在圆柱螺旋缠绕体表面生成CFD网格的方法进行网格生成的实施例，仅作为该网格生成方法在实际应用中的说明，还可以根据实际需要而将上述网格生成方法在其他应用场景中使用，其具体实现过程类似于上述实施例，这里不再赘述。
[0068]上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。
[0069]以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种在圆柱螺旋缠绕体表面生成CFD网格的方法，其特征在于，所述在圆柱螺旋缠绕体表面生成CFD网格的方法，包括: 获取圆柱螺旋缠绕体的截面图形； 根据所述截面图形，生成二维完全结构化网格； 将所述圆柱螺旋缠绕体的螺距平分为预设数量的分段，在所述二维完全结构化网格中以所述圆柱螺旋缠绕体中的圆柱轴线为转轴进行旋转拉伸处理，得到处理后的三维完全结构化网格； 在所述三维完全结构化网格外的空间中，构建长方体计算区域，在所述计算区域中，去除直径与所述截面直径相等的圆柱体区域，对剩余的计算区域生成完全结构化网格，得到外部计算区域网格； 将所述三维完全结构化网格与所述外部计算区域网格进行搭接装配，得到整体计算网格，在所述整体计算网格内的所述三维完全结构化网格与所述外部计算区域网格的交界面处，进行数据交互。2.根据权利要求1所述的在圆柱螺旋缠绕体表面生成CFD网格的方法，其特征在于，所述截面图形垂直于所述圆柱螺旋缠绕体中圆柱的轴心。3.根据权利要求1所述的在圆柱螺旋缠绕体表面生成CFD网格的方法，其特征在于，所述将所述圆柱螺旋缠绕体的螺距平分为预设数量的分段，在所述二维完全结构化网格中以所述圆柱螺旋缠绕体中的圆柱轴线为转轴进行旋转拉伸处理，得到处理后的三维完全结构化网格；，包括: 将所述圆柱螺旋缠绕体的螺距L平分为N段； 在所述二维完全结构化网格中以所述圆柱螺旋缠绕体中的圆柱轴线为转轴进行旋转拉伸处理，每次旋转高度增加L/N，每次旋转角度为360° /N ; 经过N次旋转拉伸处理后，得到高度为L、共N层的三维完全结构化网格。4.根据权利要求1所述的在圆柱螺旋缠绕体表面生成CFD网格的方法，其特征在于，所述在所述整体计算网格内的所述三维完全结构化网格与所述外部计算区域网格的交界面处，进行数据交互，包括: 在所述三维完全结构化网格与所述外部计算区域网格的交界面处，使用质量守恒、动量守恒和能量守恒原理，实现质量、动量与能量在所述三维完全结构化网格与所述外部计算区域网格之间进行数据交互。
【专利摘要】本发明公开了一种在圆柱螺旋缠绕体表面生成CFD网格的方法，属于数值模拟领域。所述发明包括获取圆柱螺旋缠绕体的截面图形，根据所述截面图形，生成二维完全结构化网格，以所述圆柱螺旋缠绕体中的圆柱轴线为转轴进行旋转拉伸处理，得到处理后的三维完全结构化网格，在所述三维完全结构化网格外的空间中，构建长方体计算区域，得到外部计算区域网格，在所述整体计算网格内的所述三维完全结构化网格与所述外部计算区域网格的交界面处，进行数据交互。相对于现有技术采用非结构化网格进行离散，不但可以有效改善对壁面流动的模拟精度，而且能够有效降低空间网格数量，缓解计算压力。
【IPC分类】G06T17/30
【公开号】CN105427384
【申请号】CN201510883349
【发明人】党会学, 赵均海
【申请人】长安大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月3日