CN111797576B - 一种航空航天多变量cfd作业的批量构建及提交方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种航空航天多变量CFD作业的批量构建及提交方法，在已获得CFD计算所需的基本文件前提下，包括：S1、编写计算任务配置文件，所述计算任务配置文件包括需提交任务中的参数名称及参数值；使用编程语言读取当前目录下的计算任务配置文件；S2、将基本文件和配置文件批量复制或链接至各子目录，修改子目录的计算配置文件和计算参数，S3、在子目录中重复S2，直至生成计算任务配置文件中定义的所有计算文件；S4、根据配置文件进入各子目录，提交计算任务。本方法在应用过程中能够有效提高CFD作业效率，减少作业提交出错率，使非计算机专业人员更多的专注于CFD数值模拟任务本身。

Description

一种航空航天多变量CFD作业的批量构建及提交方法
技术领域
本发明属于航空航天气动力数值计算领域，具体涉及在航空航天CFD作业中，利用一种结构化作业定义方法对航空航天CFD多变量作业进行构建及批量提交任务。
背景技术
计算流体力学方法(简称CFD)是获取发飞行器空气动力学特性的三大手段之一。它具有使用方便、减少试验工作量、成本低、适用范围广等的优点。飞行器气动特性的CFD模拟涉及的状态众多，如不同的飞行马赫数、飞行高度、雷诺数、侧滑角、迎角等。在飞行器气动特性CFD模拟时，最典型的应用即是飞行器气动数据库的计算。气动数据库模拟的目的是获得飞行器在各种不同参数下气动力数据。针对数据库计算，目前常见的作业提交方法是在CFD程序的输入文件(或窗口)中逐个修改输入参数，然后依次提交计算任务(或服务器作业)，或者通过小的脚本更改某单一变量，实现单条极曲线的批量提交计算。上述方法的不足之处是：①数据库计算中涉及的参数、计算状态众多，逐个修改或只修改单一参数费时费力，且出错率较高，相关从业人员无法将关注重点放在数值模拟本身；②CFD计算过程中经常需根据实时的计算情况终止当前计算任务，需酌情调整相关计算参数后再提交作业，又需要重复上述步骤。③服务器节点计算资源一般较为紧张，将大把的时间用来修改计算参数和提交计算任务浪费计算资源，占用时长多，计算任务时间节点压力大。
发明内容
针对上述存在的问题，提供了一种航空航天多变量CFD作业的批量构建及提交方法。
本发明采用的技术方案如下：一种航空航天多变量CFD作业的批量构建及提交方法，在已获得CFD计算所需的基本文件前提下，包括以下步骤：
S1、编写计算任务配置文件，所述计算任务配置文件包括需提交任务中的参数名称及参数值，不同名称的参数以不同行在配置文件中划分，每一行表示每一层子目录所需执行的任务；使用编程语言读取当前目录下的计算任务配置文件；
S2、将基本文件和配置文件批量复制或链接至各子目录，修改子目录的计算配置文件和计算参数，
S3、在子目录中重复S2，直至生成计算任务配置文件中定义的所有计算文件；
S4、根据配置文件进入各子目录，提交计算任务。
进一步的，所述批量构建及提交方法具体包括：
步骤1、将计算所需基本文件，放入基本文件夹中；
步骤2、编写计算目录分层配置文件，并确定该任务所用数值模拟求解器；
步骤3、读取当前文件夹下配置文件中下一层目录信息，判断当前是否为最后一层目录，如果是则跳转到步骤7；
步骤4、根据读取的下一层目录信息，批量新建并命名下一层文件夹，将当前目录下的基本文件夹和配置文件复制或链接至各新建的文件夹中；
步骤5、批量修改各子目录的配置文件及各子目录下基本文件夹的内容；
步骤6、进入各子目录，跳转至步骤3；
步骤7、将基本文件夹中文件移出至当前目录，并删除当前目录基本文件夹和配置文件；
步骤8、判断当前目录是否为最后一个待处理的子目录，如不是，则进入下一个文件夹，跳转至步骤3；
步骤9、遍历所有新建的目录，在每个目录中批量提交计算作业，并标记；
步骤10、将每个提交的任务返回的信息统一汇总至指定文件内。
进一步的，所述步骤1中，基本文件包括网格、边界条件、计算参数定义文件。
进一步的，所述步骤2中，所述数值模拟求解器根据基本文件中的命名或文件内容进行选择。
进一步的，所述数值模拟求解器为CFL3D求解器或OPENFOAM求解器。
进一步的，所述步骤5中，批量修改各子目录的配置文件指：删除配置文件中本层目录与上层目录参数类型相同的参数信息。
进一步的，所述步骤5中，基本文件夹的内容包括参数定义文件、边界条件、计算参数定义文件。
进一步的，所述步骤9中，标记的方法为：在当前提交计算作业的目录中新建一个空文件。
进一步的，所述步骤10中，任务返回的信息包括：任务ID、节点占用。
进一步的，通过脚本编程语言为Linux Shell。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明的CFD多变量作业的构建及批量提交方法中，任务内容采用文本文件描述，易于上手，多层次结构化定义，定义方便，易于修改。生成的任务目录可灵活调整，各层子目录可自由移动复制并分开研究；对于网格相同的计算状态只需在硬盘上保存一份网格文件，供所有计算任务调用，节省大量的存储空间，方便修改调试；在应用过程中能够有效提高CFD作业效率，减少作业提交出错率，使非计算机专业人员更多的专注于CFD数值模拟任务本身。
附图说明
图1是本发明的航空航天多变量CFD作业的批量构建及提交方法流程图。
图2是本发明的航空航天多变量CFD作业的批量构建及提交方法文件目录结构图。
图3是本发明实施例中计算任务结构化分层配置文件示意图。
图4是本发明实施例中计算任务分层文件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1、2所示，本发明的航空航天多变量CFD作业的批量构建及提交方法具体过程为：在已获得CFD计算所需的基本文件前提下，简单编制一个计算任务配置文件，使用LinuxShell或其他脚本编程语言实现读取当前目录下的计算配置文件，然后将基本文件和配置文件批量复制或链接至各计算状态子目录，修改子任务的计算配置文件和计算参数，在子目录中重复上述过程，直至生成计算任务配置文件中定义的所有计算文件。根据配置文件进入各子计算目录，提交计算任务。
如图3所示，本实施例的数值模拟任务为某外形飞机计算气动特性数据库，采用开源CFL3D求解器，计算条件为Ma数0.4、0.6、0.7、0.8，分别对应Re数为0.92E4、1.32E4、1.5E4、1.68E4；计算侧滑角β为0°、3°、6°、9°；计算迎角α为-2°～22°，间隔为2°。
如图4所示，针对上述计算条件，本实施例的具体操作过程包括如下步骤：
(a)准备计算所需基本文件，放入特定命名的基本文件夹(本实施例中为origin文件夹)；
(b)编写特定命名的计算目录分层配置文件(本实施例命名为Run_Config)，配置包含需提交任务中的参数名称、参数值等内容；如图3所示,将所需计算的参数列在文件中，不同行的变量代表不同层次的任务；
(c)根据基本目录中文件名/内容或其它标识，确定该任务所用数值模拟求解器(本实施例中cfl3d.inp边界条件可作为判断CFL3D求解器的判据)；
(d)读取当前文件夹下配置文件下一层目录信息，判断当前是否为最后一层目录(即下一层文件信息为空)，如是则跳转到(i)，本实施例分别读取Run_Config文件中各行参数，直至结束；
(e)根据(d)中读取的信息，批量新建并命名下一层文件夹，将当前目录下的基本文件夹和配置文件复制或链接至各新建的文件夹内，本实施实例各文件夹分别命名为M＝0.4、M＝0.6……；β＝0、β＝3……；α＝-2、α＝0、α＝2……；
(f)批量修改各子目录下的配置文件，删除本层目录与上层目录对应的参数信息(将与(e)中相同的信息行删除)；
(g)根据本层目录对应的参数信息，批量修改各子目录下基本文件夹相应内容，如修改参数定义文件或边界条件等；本实施例中对各层origin目录内边界条件中Ma数，Re数，侧滑角β，迎角α等对应的计算参数进行修改；
(h)进入各子目录，跳转(d)；
(i)将基本文件夹中文件移出至当前目录，删除基本文件夹和配置文件；
(j)判断当前目录是否为最后一个待处理的子目录，如不是，则进入下一个文件夹，跳转(d)；
(k)遍历所有新建的任务目录，在每个目录中批量提交计算作业，并作标记；
在一个优选实施例中，标记方式为在文件夹中新建名为“Submitted”的空文件；
(l)将每个提交的任务返回后的任务ID、节点占用等信息统一汇总至指定文件内；
(m)结束。
所述步骤(a)中CFL3D求解器所需的基本文件为：网格、边界条件文件。
本发明的CFD多变量作业的构建及批量提交方法中，任务内容采用文本文件描述，易于上手，多层次结构化定义，定义方便，易于修改。生成的任务目录可灵活调整，各层子目录可自由移动复制并分开研究；对于网格相同的计算状态只需在硬盘上保存一份网格文件，供所有计算任务调用，节省大量的存储空间，方便修改调试；因此本发明的快速CFD作业的提交方法在应用过程中能够有效提高CFD作业效率，减少作业提交出错率，使非计算机专业人员更多的专注于CFD数值模拟任务本身。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (9)

1.一种航空航天多变量CFD作业的批量构建及提交方法，其特征在于，在已获得CFD计算所需的基本文件前提下，包括以下步骤：
S1、编写计算任务配置文件，所述计算任务配置文件包括需提交任务中的参数名称及参数值，不同名称的参数以不同行在配置文件中划分，每一行表示每一层子目录所需执行的任务；使用编程语言读取当前目录下的计算任务配置文件；
S2、将基本文件和配置文件批量复制或链接至各子目录，修改子目录的计算配置文件和计算参数；
S3、在子目录中重复S2，直至生成计算任务配置文件中定义的所有计算文件；
S4、根据配置文件进入各子目录，提交计算任务；
具体子步骤为：
步骤1、将计算所需基本文件，放入基本文件夹中；
步骤2、编写计算目录分层配置文件，并确定所采用的数值模拟求解器；
步骤3、读取当前文件夹下配置文件中下一层目录信息，判断当前是否为最后一层目录，如果是则跳转到步骤7；
步骤4、根据读取的下一层目录信息，批量新建并命名下一层文件夹，将当前目录下的基本文件夹和配置文件复制或链接至各新建的文件夹中；
步骤5、批量修改各子目录的配置文件及各子目录下基本文件夹的内容；
步骤6、进入各子目录，跳转至步骤3；
步骤7、将基本文件夹中文件移出至当前目录，并删除当前目录基本文件夹和配置文件；
步骤8、判断当前目录是否为最后一个待处理的子目录，如不是，则进入下一个文件夹，跳转至步骤3；
步骤9、遍历所有新建的目录，在每个目录中批量提交计算作业，并标记；
步骤10、将每个提交的任务返回的信息统一汇总至指定文件内。
2.根据权利要求1所述的航空航天多变量CFD作业的批量构建及提交方法，其特征在于，所述步骤1中，基本文件包括网格、边界条件、计算参数定义文件。
3.根据权利要求2所述的航空航天多变量CFD作业的批量构建及提交方法，其特征在于，所述步骤2中，所述数值模拟求解器根据基本文件中的命名或文件内容进行选择。
4.根据权利要求3所述的航空航天多变量CFD作业的批量构建及提交方法，其特征在于，所述数值模拟求解器为CFL3D求解器或OPENFOAM求解器。
5.根据权利要求3所述的航空航天多变量CFD作业的批量构建及提交方法，其特征在于，所述步骤5中，批量修改各子目录的配置文件指：删除配置文件中本层目录与上层目录参数类型相同的参数信息。
6.根据权利要求5所述的航空航天多变量CFD作业的批量构建及提交方法，其特征在于，所述步骤5中，基本文件夹的内容包括网格、边界条件、计算参数定义文件。
7.根据权利要求6所述的航空航天多变量CFD作业的批量构建及提交方法，其特征在于，所述步骤9中，标记的方法为：在当前提交计算作业的目录中新建一个空文件。
8.根据权利要求7所述的航空航天多变量CFD作业的批量构建及提交方法，其特征在于，所述步骤10中，任务返回的信息包括：任务ID、节点占用。
9.根据权利要求1所述的航空航天多变量CFD作业的批量构建及提交方法，其特征在于，所述编程语言为Linux Shell。
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