CN114820991B - 一种非结构附面层网格交叉处理方法及装置 - Google Patents
一种非结构附面层网格交叉处理方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例提供了一种非结构附面层网格交叉处理方法及装置,该方法包括:对待处理表面网格进行分片处理,得到多个网格片;针对每个网格片,通过构建该网格片的支撑线和轮廓线,生成该网格片的附面层顶层网格;识别存在交叉的附面层顶层网格;将存在交叉的附面层顶层网格进行回退处理。可见,本方案中,将存在交叉的附面层顶层网格进行回退处理,解决了非结构附面层网格交叉问题。
Description
技术领域
本发明涉及计算流体动力学技术领域,特别是涉及一种非结构附面层网格交叉处理方法及装置。
背景技术
网格生成是CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学)分析的前处理步骤,生成网格的大小和质量会影响CFD的分析结果。网格一般分为结构网格和非结构网格。结构网格通常具有统一的拓扑结构,网格区域可以划分为规则的单元,结构网格通常适用于求解模型简单、几何规则的情况。非结构网格的网格区域一般不能划分为规则的单元,实际工程案例的几何规则性通常较差,一般需要使用非结构网格。
附面层,也称为边界层,通常是指在粘性影响显著的边界附近的流体层。例如,在飞机机翼上,附面层是靠近机翼的流体的一部分,其中粘性力扭曲周围的非粘性流动。
一些相关的非结构网格生成方案中,从物体表面沿着推进方向生成附面层网格,但是在推进过程中,如图1所示,在局部狭小范围或附面层推进高度较高的情况下,容易出现网格交叉现象。
因此,目前亟需提供一种能够解决非结构附面层网格交叉问题的方案。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种非结构附面层网格交叉处理方法及装置,以解决非结构附面层网格交叉问题。
为达到上述目的,本发明实施例提供了一种非结构附面层网格交叉处理方法,包括:
对待处理表面网格进行分片处理,得到多个网格片;
针对每个网格片,通过构建该网格片的支撑线和轮廓线,生成该网格片的附面层顶层网格;
识别存在交叉的附面层顶层网格;
将所述存在交叉的附面层顶层网格进行回退处理。
可选的,所述识别存在交叉的附面层顶层网格,包括:
针对生成的每两个网格片的附面层顶层网格,遍历该两个网格片所包括的网格单元,识别存在交叉的网格单元;
所述将所述存在交叉的附面层顶层网格进行回退处理,包括:
将所述存在交叉的网格单元进行回退处理。
可选的,所述将所述存在交叉的网格单元进行回退处理,包括:
针对每个存在交叉的网格单元中的每个网格点,根据该网格点的推进方向确定该网格点的回退方向,所述推进方向为生成附面层顶层网格的过程中确定的;按照所述回退方向,对该网格点进行回退处理。
可选的,所述根据该网格点的推进方向确定该网格点的回退方向,包括:
将该网格点的推进方向的相反方向确定为回退方向。
可选的,所述方法还包括:
根据该网格点的推进高度确定该网格点的回退高度,所述推进高度为生成附面层顶层网格的过程中的推进高度;
所述按照所述回退方向,对该网格点进行回退处理,包括:
按照所述回退方向和所述回退高度,对该网格点进行回退处理。
可选的,所述根据该网格点的推进高度确定该网格点的回退高度,包括:
针对存在交叉的每个网格点对,利用如下算式计算该网格点对中网格点的回退高度:
计算该网格点对中各网格点按照各自的回退方向和回退高度回退后的位置;判断该网格点对中的网格点回退后的位置是否仍存在交叉;
如果存在,则返回所述利用如下算式计算该网格点对中网格点的回退高度的步骤,直至该网格点对中的网格点回退后的位置不存在交叉;
所述按照所述回退方向和所述回退高度,对该网格点进行回退处理,包括:
根据最后一次计算的该网格点回退后的位置,对该网格点进行回退处理。
可选的,所述方法还包括:
对所述存在交叉的网格单元的周围网格单元进行回退处理。
可选的,所述对所述存在交叉的网格单元的周围网格单元进行回退处理,包括:
确定所述存在交叉的网格单元的周围网格单元中网格点的回退方向和回退高度,周围网格单元中网格点的回退高度与网格点与所述存在交叉的网格单元的距离负相关;
按照所确定的回退方向和回退高度,对所述存在交叉的网格单元的周围网格单元中的网格点进行回退处理。
为达到上述目的,本发明实施例还提供了一种非结构附面层网格交叉处理装置,包括:
分片模块,用于对待处理表面网格进行分片处理,得到多个网格片;
生成模块,用于针对每个网格片,通过构建该网格片的支撑线和轮廓线,生成该网格片的附面层顶层网格;
识别模块,用于识别存在交叉的附面层顶层网格;
回退模块,用于将所述存在交叉的附面层顶层网格进行回退处理。
可选的,所述识别模块,具体用于:
针对生成的每两个网格片的附面层顶层网格,遍历该两个网格片所包括的网格单元,识别存在交叉的网格单元;
所述回退模块,具体用于:将所述存在交叉的网格单元进行回退处理。
应用本发明所示实施例,对待处理表面网格进行分片处理,得到多个网格片;针对每个网格片,通过构建该网格片的支撑线和轮廓线,生成该网格片的附面层顶层网格;识别存在交叉的附面层顶层网格;将存在交叉的附面层顶层网格进行回退处理。可见,本方案中,将存在交叉的附面层顶层网格进行回退处理,解决了非结构附面层网格交叉问题。
当然,实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中附面层网格交叉现象的示意图;
图2为本发明实施例提供的一种非结构附面层网格交叉处理方法的流程示意图;
图3为本发明实施例提供的一种表面网格的分片示意图;
图4为本发明实施例提供的一种按照构造法生成支撑线和轮廓线的示意图;
图5为本发明实施例提供的一种展示推进方向向量的示意图;
图6为本发明实施例提供的一种网格点推进和回退示意图;
图7为本发明实施例提供的一种多层结构的周围单元示意图;
图8为应用本发明实施例的处理效果示意图;
图9为应用减层法的处理效果示意图;
图10为本发明实施例提供的一种非结构附面层网格交叉处理装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为了达到上述目的,本发明实施例提供了一种非结构附面层网格交叉处理方法及装置,该方法及装置可以应用于各种电子设备。下面首先对该非结构附面层网格交叉处理方法进行详细说明。以下方法实施例中的各个步骤按照合乎逻辑的顺序执行即可,步骤标号或者对各步骤进行介绍的先后顺序,并不对各步骤的执行顺序构成限定。
图2为本发明实施例提供一种非结构附面层网格交叉处理方法的流程示意图,包括:
S201:对待处理表面网格进行分片处理,得到多个网格片。
待处理表面网格可以为整片表面网格,S201中,对该整片表面网格进行分片处理。网格分片方式有多种,本发明实施例并不对具体的网格分片方式进行限定。举例来说,如图3所示,可以采用“基于凸凹信号的网格分割”一文中介绍的“一种基于顶点或面凸凹信号的网格分割算法”(也可以称为火烧法)对整片表面网格进行分片,获得每一片的几何特征点A、B、C、D。
S202:针对每个网格片,通过构建该网格片的支撑线和轮廓线,生成该网格片的附面层顶层网格。
举例来说,如图4所示,以A、B、C、D作为支撑点。可以按照“一种基于网格框架的非结构附面层网格生成方法”一文中介绍的“附面层棱柱网格生成方法”(也可以称为构造法)生成支撑线的方法生成支撑线AE、BF、CG和DH。按照构造法的方法,生成轮廓线EF、FG、GH、HE。按照构造法的方法,生成附面层顶层网格,如图5所示,其中记录了表面网格任意点V到附面层顶层网格中对应点V'的推进方向向量。
S203:识别存在交叉的附面层顶层网格。
本发明的一种实施方式中,S203可以包括:针对生成的每两个网格片的附面层顶层网格,遍历该两个网格片所包括的网格单元,识别存在交叉的网格单元。
网格单元可以为网格片的最小组成单元。举例来说,网格单元可以为三角形单元,或者也可以为其他形状。
举例来说,对于任意两个网格片的附面层顶层网格,遍历其中包括的所有网格单元,对于任意网格单元,可以采用“A Fast Triangle-Triangle Intersection Test”中提供的算法判断其是否存在交叉。
S204:将存在交叉的附面层顶层网格进行回退处理。
延续上述实施方式,S203识别存在交叉的网格单元,这种实施方式中,S204可以包括:将所述存在交叉的网格单元进行回退处理。
本发明的一种实施方式中,可以针对每个存在交叉的网格单元中的每个网格点,根据该网格点的推进方向确定该网格点的回退方向,所述推进方向为生成附面层顶层网格的过程中确定的;按照所述回退方向,对该网格点进行回退处理。
如上所述,生成附面层顶层网格时,记录了表面网格任意点V到附面层顶层网格中对应点V'的推进方向向量,可以根据该推进方向向量,确定网格点的回退方向。一种情况下,可以将网格点的推进方向的相反方向确定为回退方向。或者,其他情况下,也可以将略偏离该相反方向的方向确定为回退方向。
本发明的一种实施方式中,根据该网格点的推进高度确定该网格点的回退高度,所述推进高度为生成附面层顶层网格的过程中的推进高度;按照所述回退方向和所述回退高度,对该网格点进行回退处理。
该推进高度可以为用户设定的,上述生成附面层顶层网格时,需要使用该推进高度。举例来说,该回退高度可以为推进高度与设定比例的乘积。
举例来说,如图6所示,以一个网格单元中的一个网格点为例进行说明,为三角形单元,假设生成附面层顶层网格时,中的网格点A沿着方向推进到A’位置,推进高度为。假设现需要对中网格点的进行回退处理,网格点沿着方向回退至位置。其中,回退方向向量与推进方向向量相反,。回退高度可以为推进高度与比例r的乘积,即。
上述比例r可以为预设值,或者也可以通过逐步调整最终确定一个合适的数值。例如,一种实施方式中,可以利用如下方式,确定网格点的回退高度:
针对存在交叉的每个网格点对,利用如下算式计算该网格点对中网格点的回退高度:
计算该网格点对中各网格点按照各自的回退方向和回退高度回退后的位置;判断该网格点对中的网格点回退后的位置是否仍存在交叉;
如果存在,则返回所述利用如下算式计算该网格点对中网格点的回退高度的步骤,直至该网格点对中的网格点回退后的位置不存在交叉,根据最后一次计算的该网格点回退后的位置,对该网格点进行回退处理。
判断网格点回退后的位置是否仍存在交叉,如果仍存在,则第二次计算回退高度,n为2,如此迭代,直至网格点回退后的位置不存在交叉。按照最后一次计算得到的回退后的位置,对网格点进行回退处理。这里迭代计算的过程,只是计算回退后的位置,并不真正执行回退的操作,迭代结束后,再按照最后一次的计算结果执行回退的操作。
本发明的一种实施方式中,还可以对所述存在交叉的网格单元的周围网格单元进行回退处理。
举例来说,可以确定所述存在交叉的网格单元的周围网格单元中网格点的回退方向和回退高度,所述回退高度与网格点与所述存在交叉的网格单元的距离负相关;按照所确定的回退方向和回退高度,对所述存在交叉的网格单元的周围网格单元中的网格点进行回退处理。
以顶层任意三角形单元为例来说,三角形单元的周围单元可以为与共点的网格单元,如图7所示,的周围单元可以有多层。对周围单元进行回退处理的流程,与对进行回退处理的流程基本一致,只是计算回退高度时的比例r不同。将周围单元的比例记为r n ,,其中m表示周围单元的层数。当时,相应的周围单元不进行回退处理。以为例,周围单元中第一层单元的比例,第二层单元的比例,第三层单元的比例,则周围单元中第一、二层按各自比例进行回退处理,第三层及外部单元不再进行回退处理。对周围单元进行回退处理能够进一步提高网格质量。
应用本发明所示实施例,将存在交叉的附面层顶层网格进行回退处理,回退效果如图8所示,其解决了非结构附面层网格交叉问题。
一些相关方案中,通过在附面层网格推进过程中减少交叉部分的网格层数,来解决附面层网格交叉问题,这种方案也称“减层法”,“减层法”的处理效果如图9所示。减层法在处理局部复杂特征(例如飞行器的翼身结合处)时,由于相邻网格单元遇到交叉时减少的层数不一,推进的附面层网格容易出现“断崖”式效果,网格质量难以达到实际工程要求。
而反观图8,应用本发明实施例,在非结构附面层网格自动生成过程中,不采用上述减层法,而是采用压缩的方式,回退后的附面层网格呈现出的是压缩的效果,这样不仅解决了网格交叉问题,而且保证了附面层推进的层数不变,使得复杂特征处的附面层网格质量更好,能够满足实际工程应用的需求。
与上述方法实施例相对应,本发明实施例还提供一种非结构附面层网格交叉处理装置,如图10所示,包括:
分片模块1001,用于对待处理表面网格进行分片处理,得到多个网格片;
生成模块1002,用于针对每个网格片,通过构建该网格片的支撑线和轮廓线,生成该网格片的附面层顶层网格;
识别模块1003,用于识别存在交叉的附面层顶层网格;
回退模块1004,用于将所述存在交叉的附面层顶层网格进行回退处理。
本发明的一种实施方式中,识别模块1003具体用于:
针对生成的每两个网格片的附面层顶层网格,遍历该两个网格片所包括的网格单元,识别存在交叉的网格单元;
回退模块1004具体用于:将所述存在交叉的网格单元进行回退处理。
应用本发明所示实施例,将存在交叉的附面层顶层网格进行回退处理,回退效果如图8所示,其解决了非结构附面层网格交叉问题。本发明实施例还提供了一种电子设备,包括处理器和存储器,
存储器,用于存放计算机程序;
处理器,用于执行存储器上所存放的程序时,实现上述任意一种非结构附面层网格交叉处理方法。
上述电子设备提到的存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM),也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory,NVM),例如至少一个磁盘存储器。可选的,存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、网络处理器(Network Processor,NP)等;还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中,还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一种非结构附面层网格交叉处理方法。
在本发明提供的又一实施例中,还提供了一种包含指令的计算机程序产品,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述任意一种非结构附面层网格交叉处理方法。
在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质,(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk (SSD))等。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于装置实施例、设备实施例、计算机可读存储介质实施例、以及计算机程序产品实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并非用于限定本发明的保护范围。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,均包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种非结构附面层网格交叉处理方法,其特征在于,包括:
对待处理表面网格进行分片处理,得到多个网格片;
针对每个网格片,通过构建该网格片的支撑线和轮廓线,生成该网格片的附面层顶层网格;
识别存在交叉的附面层顶层网格;
针对每个存在交叉的网格单元中的每个网格点,将该网格点的推进方向的相反方向确定为回退方向,所述推进方向为生成附面层顶层网格的过程中确定的;
针对存在交叉的每个网格点对,利用如下算式计算该网格点对中网格点的回退高度:
h′A=(10%+n×5%)×hA,h’A表示回退高度,hA表示推进高度,n表示计算回退高度的迭代次数,所述推进高度为生成附面层顶层网格的过程中的推进高度;
计算该网格点对中各网格点按照各自的回退方向和回退高度回退后的位置;判断该网格点对中的网格点回退后的位置是否仍存在交叉;
如果存在,则返回所述利用如下算式计算该网格点对中网格点的回退高度的步骤,直至该网格点对中的网格点回退后的位置不存在交叉;
根据最后一次计算的该网格点回退后的位置,对该网格点进行回退处理。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述识别存在交叉的附面层顶层网格,包括:
针对生成的每两个网格片的附面层顶层网格,遍历该两个网格片所包括的网格单元,识别存在交叉的网格单元。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据最后一次计算的该网格点回退后的位置,对该网格点进行回退处理之后,还包括:
对所述存在交叉的网格单元的周围网格单元进行回退处理。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述对所述存在交叉的网格单元的周围网格单元进行回退处理,包括:
确定所述存在交叉的网格单元的周围网格单元中网格点的回退方向和回退高度,周围网格单元中网格点的回退高度与网格点与所述存在交叉的网格单元的距离负相关;
按照所确定的回退方向和回退高度,对所述存在交叉的网格单元的周围网格单元中的网格点进行回退处理。
5.一种非结构附面层网格交叉处理装置,其特征在于,包括:
分片模块,用于对待处理表面网格进行分片处理,得到多个网格片;
生成模块,用于针对每个网格片,通过构建该网格片的支撑线和轮廓线,生成该网格片的附面层顶层网格;
识别模块,用于识别存在交叉的附面层顶层网格;
回退模块,用于针对每个存在交叉的网格单元中的每个网格点,将该网格点的推进方向的相反方向确定为回退方向,所述推进方向为生成附面层顶层网格的过程中确定的;
针对存在交叉的每个网格点对,利用如下算式计算该网格点对中网格点的回退高度:
h′A=(10%+n×5%)×hA,h’A表示回退高度,hA表示推进高度,n表示计算回退高度的迭代次数,所述推进高度为生成附面层顶层网格的过程中的推进高度;
计算该网格点对中各网格点按照各自的回退方向和回退高度回退后的位置;判断该网格点对中的网格点回退后的位置是否仍存在交叉;
如果存在,则返回所述利用如下算式计算该网格点对中网格点的回退高度的步骤,直至该网格点对中的网格点回退后的位置不存在交叉;
根据最后一次计算的该网格点回退后的位置,对该网格点进行回退处理。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述识别模块,具体用于:
针对生成的每两个网格片的附面层顶层网格,遍历该两个网格片所包括的网格单元,识别存在交叉的网格单元。
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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