CN112182771B - 基于数值模拟的数据处理方法、存储介质、电子装置 - Google Patents

基于数值模拟的数据处理方法、存储介质、电子装置 Download PDF

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Abstract

本申请实施例中提供了基于数值模拟的数据处理方法、存储介质、电子装置，其中所述方法包括：确定在流体力学数值模拟中的流场数值计算类型，其中，所述流场数值计算类型至少包括如下之一：N‑S方程求解类型、边界条件求解类型、湍流方程求解类型；根据所述流场数值计算类型，对通过所述N‑S方程求解类型求解的流场数值、通过所述边界条件求解类型求解的流场数值、通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正；根据修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟。通过本申请可大幅提高复杂外形流场计算鲁棒性，缩短航天飞行器研制周期。

Description

基于数值模拟的数据处理方法、存储介质、电子装置
技术领域
本申请涉及航天飞行器计算流体力学数值模拟技术，具体地，涉及基于数值模拟的数据处理方法、存储介质、电子装置。
背景技术
随着航空航天技术的快速发展，飞行马赫数越来越高，而且气动外形越来越复杂，气动力/热特性数值仿真面临很大难度。采用流体力学商业软件计算的鲁棒性较差，为了获得收敛的计算结果，往往需要通过降低插值精度和时间步长(CFL数)，这给计算精度和收敛速度带来很大的影响。此外，当飞行器气动外形非常复杂，计算网格质量不高时，即使采用局部降阶或者降低CFL数等手段，也难以得到令人满意的计算结果，对飞行器研制进度造成很大影响。
针对相关技术中，如何在不降低计算精度的前提下，提高流体力学数值计算的鲁棒性的问题，目前尚未存在有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例中提供了基于数值模拟的数据处理方法、存储介质、电子装置，以至少解决相关技术中如何在不降低计算精度的前提下，提高流体力学数值计算的鲁棒性的问题。
根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种基于数值模拟的数据处理方法，包括确定在流体力学数值模拟中的流场数值计算类型，其中，所述流场数值计算类型至少包括如下之一：N-S方程求解类型、边界条件求解类型、湍流方程求解类型；根据所述流场数值计算类型，对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值、通过所述边界条件求解类型求解的流场数值、通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正；根据修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟。
可选地，所述根据所述流场数值计算类型，对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值、通过所述边界条件求解类型求解的流场数值、通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正包括：对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值进行修正的步骤，所述对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值进行修正的步骤包括：对第(i,j)个控制体周围第一层的其他四个控制体(i-1,j)、(i+1,j)、(i,j-1)以及(i,j+1)进行遍历搜寻；在任一控制体的压力和密度值同时大于0的情况下，将所述控制体的5个原始变量值全部赋予所述第(i,j)个控制体；如果(i-1,j)、(i+1,j)、(i,j-1)以及(i,j+1)控制体中的压力和密度都不满足同时大于零的情况下，对所述第(i,j)个控制体周围第二层的其他四个控制体(i-2,j)、(i+2,j)、(i,j-2)以及(i,j+2)进行遍历搜寻；如果任一控制体的压力和密度值同时大于0，则将所述控制体的5个原始变量值全部赋予第(i,j)个控制体；如果(i-2,j)、(i+2,j)、(i,j-2)以及(i,j+2)四个控制体中的压力和密度仍不满足同时大于零的情况，依次沿i-1、i+1、j-1和j+1方向进行遍历；如果任一控制体压力和密度值同时大于0的情况下，将所述控制体的5个原始变量值全部赋予第(i,j)个控制体；如果全部遍历完成后，仍不能找到一个控制体内的压力和密度同时大于0，则将自由来流的5个原始变量全部赋予所述第(i,j)个控制体。
可选地，所述对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数进行修正的步骤之前，还包括：在迭代计算过程中判断所述控制体压力和密度值，在所述第(i,j)个控制体的压力p[i][j]或密度ρ[i][j]小于0的情况下，对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值进行修正。
可选地，所述根据所述流场数值计算类型，对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值、通过所述边界条件求解类型求解的流场数值、通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正包括：对通过所述边界条件求解类型求解的流场数值进行修正的步骤，所述对通过所述边界条件求解类型求解的流场数值进行修正的步骤包括：当虚拟控制体的温度T[0]小于零时，对T[0]赋予一个满足预设条件的正值，其中，所述虚拟控制体用于作为所述飞行器的气动力或者热特性的数值时，对于等温壁面边界条件的计算参数，所述计算参数还包括内部控制体。
可选地，所述根据所述流场数值计算类型，对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值、通过所述边界条件求解类型求解的流场数值、通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正包括：对通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正的步骤，所述对通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正的步骤包括：在湍动能k[i][j]≤0或者比耗散率ω[i][j]≤0的情况下，在计算程序中对所述湍动能或所述比耗散率设定一个第一阀值kmin和第二阈值ωmin，其中，kmin＝10-20,ωmin＝10-20。
可选地，所述根据修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟包括：在内部控制体的压力或密度出现负值的情况下，根据所述N-S方程求解类型的计算修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟。
可选地，所述根据修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟包括：在虚拟控制体的温度T[0]小于零时的情况下，根据所述边界条件求解类型的计算修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟。
可选地，所述根据修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟包括：在湍动能或者比耗散率小于0的情况下，根据所述湍流方程求解类型的计算修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟。
根据本申请实施例的第二个方面，还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
根据本申请实施例的第三个方面，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
采用本申请实施例中提供的基于数值模拟的数据处理方法、存储介质、电子装置，通过确定在流体力学数值模拟中的流场数值计算类型，根据所述流场数值计算类型，对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值、通过所述边界条件求解类型求解的流场数值、通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正，从而根据修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟。达到了增强了流场计算鲁棒性的目的，通过本申请解决了如何在不降低计算精度的前提下，提高流体力学数值计算的鲁棒性的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例中的基于数值模拟的数据处理方法流程示意图；
图2为本申请可选实施例中的基于数值模拟的数据处理流程示意图；
图3为本申请实施例中的N-S方程求解数据修正方法流程图；
图4为本申请实施例中的控制体编号示意图；
图5为本申请实施例中的壁面边界条件处理示意图。
具体实施方式
在实现本申请的过程中，发明人发现，当飞行器气动外形非常复杂，计算网格质量不高时，即使采用局部降阶或者降低CFL数等手段，也难以得到令人满意的计算结果，对飞行器研制进度造成很大影响。
针对上述问题，本申请实施例中提供了一种基于数值模拟的数据处理方法，包括：确定在流体力学数值模拟中的流场数值计算类型，其中，所述流场数值计算类型至少包括如下之一：N-S方程求解类型、边界条件求解类型、湍流方程求解类型；根据所述流场数值计算类型，对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值、通过所述边界条件求解类型求解的流场数值、通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正；根据修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟。
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1是根据本申请实施例的火箭试验参数的选择方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S101，确定在流体力学数值模拟中的流场数值计算类型，其中，所述流场数值计算类型至少包括如下之一：N-S方程求解类型、边界条件求解类型、湍流方程求解类型；
步骤S102，根据所述流场数值计算类型，对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值、通过所述边界条件求解类型求解的流场数值、通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正；
步骤S103，根据修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟。
通过确定在流体力学数值模拟中的流场数值计算类型，根据所述流场数值计算类型，对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值、通过所述边界条件求解类型求解的流场数值、通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正，从而根据修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟。达到了增强了流场计算鲁棒性的目的，通过本申请解决了如何在不降低计算精度的前提下，提高流体力学数值计算的鲁棒性的问题。
在上述步骤S101中在所述流体力学数值模拟中的流场数值计算类型包括多个，需要进行确定流场数值计算类型。对于航天飞行器气动力或者热特性数值的模拟而言，边界条件处理、N-S方程以及湍流模型是求解的关键。
在上述步骤S102中根据所述流场数值计算类型对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值、通过所述边界条件求解类型求解的流场数值、通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正。并且在所述流场数值计算类型满足不同预设条件当前情况下，可以分别对流场数值进行修正。
在上述步骤S103中根据上述步骤中的修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟。即在传统流体力学数值模拟方法的基础上，可大幅提高复杂外形流场计算鲁棒性，缩短航天飞行器研制周期。
作为本申请实施例中的可选实施方式，所述根据所述流场数值计算类型，对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值、通过所述边界条件求解类型求解的流场数值、通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正包括：对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值进行修正的步骤，所述对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值进行修正的步骤包括：对第(i,j)个控制体周围第一层的其他四个控制体(i-1,j)、(i+1,j)、(i,j-1)以及(i,j+1)进行遍历搜寻；在任一控制体的压力和密度值同时大于0的情况下，将所述控制体的5个原始变量值全部赋予所述第(i,j)个控制体；如果(i-1,j)、(i+1,j)、(i,j-1)以及(i,j+1)控制体中的压力和密度都不满足同时大于零的情况下，对所述第(i,j)个控制体周围第二层的其他四个控制体(i-2,j)、(i+2,j)、(i,j-2)以及(i,j+2)进行遍历搜寻；如果任一控制体的压力和密度值同时大于0，则将所述控制体的5个原始变量值全部赋予第(i,j)个控制体；如果(i-2,j)、(i+2,j)、(i,j-2)以及(i,j+2)四个控制体中的压力和密度仍不满足同时大于零的情况，依次沿i-1、i+1、j-1和j+1方向进行遍历；如果任一控制体压力和密度值同时大于0的情况下，将所述控制体的5个原始变量值全部赋予第(i,j)个控制体；如果全部遍历完成后，仍不能找到一个控制体内的压力和密度同时大于0，则将自由来流的5个原始变量全部赋予所述第(i,j)个控制体。
作为本申请实施例中的可选实施方式，所述对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数进行修正的步骤之前，还包括：在迭代计算过程中判断所述控制体压力和密度值，在所述第(i,j)个控制体的压力p[i][j]或密度ρ[i][j]小于0的情况下，对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值进行修正。
如图3所示，对于N-S方程求解数据修正方法，如图5所示，在迭代计算过程中对控制体压力和密度值进行判断，如果第(i,j)个控制体的压力p[i][j]或密度ρ[i][j]小于0，则进行下一个步骤。
对周围第一层四个控制体(i-1,j)、(i+1,j)、(i,j-1)和(i,j+1)进行遍历搜寻，如果某个控制体(例如(i,j+1))压力和密度值同时大于0，则将其控制体的5个原始变量值全部赋予第(i,j)个控制体，并得到如下结果：
ρ[i][j]＝ρ[i][j+1]
u[i][j]＝u[i][j+1]
v[i][j]＝v[i][j+1]
w[i][j]＝w[i][j+1]
p[i][j]＝p[i][j+1]
如果(i-1,j)、(i+1,j)、(i,j-1)和(i,j+1)控制体中的压力和密度都不满足同时大于零的情况，则进行下一个步骤。
对周围第二层四个控制体(i-2,j)、(i+2,j)、(i,j-2)和(i,j+2)进行遍历搜寻，如果某个控制体压力和密度值同时大于0，则将其控制体的5个原始变量值全部赋予第(i,j)个控制体。如果(i-2,j)、(i+2,j)、(i,j-2)和(i,j+2)四个控制体中的压力和密度仍不满足同时大于零的情况，则进行下一个步骤。
依次沿i-1、i+1、j-1和j+1方向进行遍历，如果某个控制体压力和密度值同时大于0，则将其控制体的5个原始变量值全部赋予第(i,j)个控制体；如果全部遍历完成后，仍不能找到某个控制体内的压力和密度同时大于0，则进行下一个步骤。
将自由来流的5个原始变量全部赋予第(i,j)个控制体，并得到如下结果：
ρ[i][j]＝ρ∞
u[i][j]＝u∞
v[i][j]＝v∞
w[i][j]＝w∞
p[i][j]＝p∞
作为本申请实施例中的可选实施方式，所述根据所述流场数值计算类型，对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值、通过所述边界条件求解类型求解的流场数值、通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正包括：对通过所述边界条件求解类型求解的流场数值进行修正的步骤，所述对通过所述边界条件求解类型求解的流场数值进行修正的步骤包括：当虚拟控制体的温度T[0]小于零时，对T[0]赋予一个满足预设条件的正值，其中，所述虚拟控制体用于作为所述飞行器的气动力或者热特性的数值时，对于等温壁面边界条件的计算参数，所述计算参数还包括内部控制体。
具体实施时，如图4所示，壁面边界条件处理数据修正方法包括在飞行器气动力/热特性计算分析时，对于等温壁面边界条件，精确的边界条件处理方法为：
T[0]＝2Tw-T[1]
其中“0”代表虚拟控制体，“1”代表内部控制体，“w”代表固体壁面。当壁面温度较低时(冷壁面条件)，计算过程中虚拟控制体T[0]温度容易出现负值，导致计算终止。当T[0]小于零时，直接给T[0]赋予一个小的正值。
作为本申请实施例中的可选实施方式，所述根据所述流场数值计算类型，对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值、通过所述边界条件求解类型求解的流场数值、通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正包括：对通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正的步骤，所述对通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正的步骤包括：在湍动能k[i][j]≤0或者比耗散率ω[i][j]≤0的情况下，在计算程序中对所述湍动能或所述比耗散率设定一个第一阀值kmin和第二阈值ωmin，其中，kmin＝10-20,ωmin＝10-20。
具体实施时，根据湍流方程求解数据修正方法，对于两方程k-ω湍流模型，应避免湍动能或比耗散率小于0，在计算程序中对湍动能或比耗散率设定一个阀值，其中kmin＝10-20,ωmin＝10-20。
作为本申请实施例中的可选实施方式，所述根据修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟包括：在内部控制体的压力或密度出现负值的情况下，根据所述N-S方程求解类型的计算修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟。
具体实施时，在根据修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟时，需要考虑在内部控制体的压力或密度出现负值的情况下，根据所述N-S方程求解类型的计算修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟
作为本申请实施例中的可选实施方式，所述根据修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟包括：在虚拟控制体的温度T[0]小于零时的情况下，根据所述边界条件求解类型的计算修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟。
具体实施时，根据修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟时，需要在虚拟控制体的温度T[0]小于零时的情况下，根据所述边界条件求解类型的计算修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟。
作为本申请实施例中的可选实施方式，所述根据修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟包括：在湍动能或者比耗散率小于0的情况下，根据所述湍流方程求解类型的计算修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟。
具体实施时，根据修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟时，需要考虑在湍动能或者比耗散率小于0的情况下，根据所述湍流方程求解类型的计算修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟。
为了更好的理解上述基于数值模拟的数据处理方法流程，以下结合优选实施例对上述技术方案进行解释说明，但不用于限定本申请实施例的技术方案。
本申请优选实施例的基于数值模拟的数据处理方法，分别基于等温壁面边界条件提供了改进处理方法，在保证壁面热流密度和摩擦阻力精度的前体下，提高了计算鲁棒性和计算效率。还基于内部控制体压力或密度出现负值的改进方法，有效提高了N-S方程求解的计算鲁棒性。此外，还提出了一种解决内部控制体湍动能或比耗散率出现负值的改进方法，有效提高了湍流模型方程求解的计算鲁棒性。在传统CFD数值模拟方法的基础上，采用本文方法可大幅提高复杂外形流场计算鲁棒性，缩短航天飞行器研制周期。
图2为本申请可选实施例中的基于数值模拟的数据处理流程示意图，包括如下步骤：
步骤S200，流场迭代求解。
步骤S201，N-S方程求解。
步骤S202，ρ[i][j]<0或p[i][j]<0。
步骤S203，N-S方程原始变量修正。
通过上述步骤，在迭代计算过程中对控制体压力和密度值进行判断，如果第(i,j)个控制体的压力p[i][j]或密度ρ[i][j]小于0，则进行对周围第一层四个控制体(i-1,j)、(i+1,j)、(i,j-1)和(i,j+1)进行遍历搜寻，如果某个控制体(例如(i,j+1))压力和密度值同时大于0，则将其控制体的5个原始变量值全部赋予第(i,j)个控制体，并得到如下结果：
ρ[i][j]＝ρ[i][j+1]
u[i][j]＝u[i][j+1]
v[i][j]＝v[i][j+1]
w[i][j]＝w[i][j+1]
p[i][j]＝p[i][j+1]
如果(i-1,j)、(i+1,j)、(i,j-1)和(i,j+1)控制体中的压力和密度都不满足同时大于零的情况，则进行对周围第二层四个控制体(i-2,j)、(i+2,j)、(i,j-2)和(i,j+2)进行遍历搜寻，如果某个控制体压力和密度值同时大于0，则将其控制体的5个原始变量值全部赋予第(i,j)个控制体。如果(i-2,j)、(i+2,j)、(i,j-2)和(i,j+2)四个控制体中的压力和密度仍不满足同时大于零的情况，则进行依次沿i-1、i+1、j-1和j+1方向进行遍历，如果某个控制体压力和密度值同时大于0，则将其控制体的5个原始变量值全部赋予第(i,j)个控制体；如果全部遍历完成后，仍不能找到某个控制体内的压力和密度同时大于0，则进行将自由来流的5个原始变量全部赋予第(i,j)个控制体，并得到如下的结果：
ρ[i][j]＝ρ∞
u[i][j]＝u∞
v[i][j]＝v∞
w[i][j]＝w∞
p[i][j]＝p∞
步骤S204，湍流方程求解。
步骤S205，k[i][j]<0或ω[i][j]<0。
步骤S206，湍流量修正。
通过上述步骤，对于两方程k-ω湍流模型，应避免湍动能或比耗散率小于0，在计算程序中对湍动能或比耗散率设定一个阀值，其中kmin＝10-20,ωmin＝10-20。
if(k[i][j]≤kmin)
k[i][j]＝10-12
if(ω[i][j]≤ωmin)
ω[i][j]＝ω∞
步骤S207，壁面边界条件求解。
步骤S208，虚拟控制体温度T[0]<0。
步骤S209，T[0]＝1e-10Tw。
通过上述步骤，在飞行器气动力/热特性计算分析时，对于等温壁面边界条件，精确的边界条件处理方法为：
T[0]＝2Tw-T[1]
其中“0”代表虚拟控制体，“1”代表内部控制体，“w”代表固体壁面。当壁面温度较低时(冷壁面条件)，计算过程中虚拟控制体T[0]温度容易出现负值，导致计算终止。为了避免T[0]出现负值，常规处理方法是将壁面温度直接赋给T[0]，但这样会损失计算精度，导致温度边界层剖面和壁面热流密度存在一定的误差。当T[0]小于零时，直接给T[0]赋予一个小的正值。
if(T[0]<0)
T[0]＝1e-10Tw
ρ[0]＝γp[0]/T[0]
u[0]＝-u[1]
v[0]＝-v[1]
w[0]＝-w[1]
步骤S210，流场结果。
图3为本申请实施例中的N-S方程求解数据修正方法流程图，包括如下步骤：
步骤S300，N-S方程求解。
步骤S301，ρ[i][j]<0或p[i][j]<0。
步骤S302，对周围第一层控制体进行搜寻，如果压力和密度均大于零。
步骤S303，对周围第二层控制体进行搜寻，如果压力和密度均大于零。
步骤S304，依次沿i-1、i+1、j-1和j+1方向进行遍历，如果压力和密度均大于零。
步骤S305，将自由来流的5个原始变量全部赋予第(i,j)个控制体。
步骤S306，流场结果。
步骤S306，数据修正。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种基于数值模拟的数据处理方法，其特征在于，包括：
确定在流体力学数值模拟中的流场数值计算类型，其中，所述流场数值计算类型至少包括如下之一：N-S方程求解类型、边界条件求解类型、湍流方程求解类型；
根据所述流场数值计算类型，对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值、通过所述边界条件求解类型求解的流场数值、通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正；包括：
对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值进行修正的步骤，
所述对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值进行修正的步骤包括：
对第(i,j)个控制体周围第一层的其他四个控制体(i-1,j)、(i+1,j)、(i,j-1)以及(i,j+1)进行遍历搜寻；
在任一控制体的压力和密度值同时大于0的情况下，将所述控制体的5个原始变量值全部赋予所述第(i,j)个控制体；
如果(i-1,j)、(i+1,j)、(i,j-1)以及(i,j+1)控制体中的压力和密度都不满足同时大于零的情况下，对所述第(i,j)个控制体周围第二层的其他四个控制体(i-2,j)、(i+2,j)、(i,j-2)以及(i,j+2)进行遍历搜寻；
当其中一个控制体的压力和密度值同时大于0，则将所述控制体的5个原始变量值全部赋予第(i,j)个控制体；
如果(i-2,j)、(i+2,j)、(i,j-2)以及(i,j+2)四个控制体中的压力和密度仍不满足同时大于零的情况，依次沿i-1、i+1、j-1和j+1方向进行遍历；
如果任一控制体压力和密度值同时大于0的情况下，将所述控制体的5个原始变量值全部赋予第(i,j)个控制体；
如果全部遍历完成后，仍不能找到一个控制体内的压力和密度同时大于0，则将自由来流的5个原始变量全部赋予所述第(i,j)个控制体；
根据修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数进行修正的步骤之前，还包括：
在迭代计算过程中判断所述控制体压力和密度值，在所述第(i,j)个控制体的压力p[i][j]或密度ρ[i][j]小于0的情况下，对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值进行修正。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述流场数值计算类型，对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值、通过所述边界条件求解类型求解的流场数值、通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正包括：对通过所述边界条件求解类型求解的流场数值进行修正的步骤，
所述对通过所述边界条件求解类型求解的流场数值进行修正的步骤包括：
当虚拟控制体的温度T[0]小于零时，对T[0]赋予一个满足预设条件的正值，其中，所述虚拟控制体用于作为所述飞行器的气动力或者热特性的数值时，对于等温壁面边界条件的计算参数，所述计算参数还包括内部控制体。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述流场数值计算类型，对通过所述N-S方程求解类型求解的流场数值、通过所述边界条件求解类型求解的流场数值、通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正包括：对通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正的步骤，
所述对通过所述湍流方程求解类型求解的流场数值进行修正的步骤包括：
在湍动能k[i][j]≤0或者比耗散率ω[i][j]≤0的情况下，在计算程序中对所述湍动能或所述比耗散率设定一个第一阀值kmin和第二阈值ωmin，其中，kmin＝10-20,ωmin＝10-20。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟包括：
在内部控制体的压力或密度出现负值的情况下，根据所述N-S方程求解类型的计算修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟包括：
在虚拟控制体的温度T[0]小于零时的情况下，根据所述边界条件求解类型的计算修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟包括：
在湍动能或者比耗散率小于0的情况下，根据所述湍流方程求解类型的计算修正结果进行飞行器的气动力或者热特性的数值模拟。
8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至7任一项中所述的方法。
9.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至7任一项中所述的方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114880890B (zh) * 2022-07-11 2022-10-14 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所 一种远场边界条件多窗口处理方法、设备及介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108984874A (zh) * 2018-07-02 2018-12-11 中国航空发动机研究院 获取不可压缩流动的流场的数值模拟方法
CN109977345A (zh) * 2019-01-29 2019-07-05 河海大学 一种轴流泵叶顶间隙泄漏涡空化的数值模拟方法
CN110874055A (zh) * 2018-08-31 2020-03-10 中国运载火箭技术研究院 两相流场作用下高超声速飞行器分离过程预示与控制方法
CN111597721A (zh) * 2020-05-20 2020-08-28 中国石油大学(华东) 一种基于均匀化理论的页岩基质流固耦合尺度升级方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2944623B1 (fr) * 2009-04-21 2011-06-10 Airbus France Procede et outil de simulation du comportement aerodynamique d'un aeronef en vol au voisinage du sol

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108984874A (zh) * 2018-07-02 2018-12-11 中国航空发动机研究院 获取不可压缩流动的流场的数值模拟方法
CN110874055A (zh) * 2018-08-31 2020-03-10 中国运载火箭技术研究院 两相流场作用下高超声速飞行器分离过程预示与控制方法
CN109977345A (zh) * 2019-01-29 2019-07-05 河海大学 一种轴流泵叶顶间隙泄漏涡空化的数值模拟方法
CN111597721A (zh) * 2020-05-20 2020-08-28 中国石油大学(华东) 一种基于均匀化理论的页岩基质流固耦合尺度升级方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
旋风分离器内流场的数值模拟及方法分析;李文东 等;《环境工程》;20040420;1-3 *
湍流模型对旋流燃烧数值模拟的影响;樊玉光等;《石油化工应用》;20170925(第09期);134-137 *
跨流域空气动力学模拟方法与返回舱再入气动研究;李志辉等;《空气动力学学报》;20181015(第05期);128-149 *
高超声速平板/空气舵热环境数值模拟研究;谭杰 等;《空气动力学学报》;20190215;153-159 *

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