CN114880890B

CN114880890B - 一种远场边界条件多窗口处理方法、设备及介质

Info

Publication number: CN114880890B
Application number: CN202210809742.3A
Authority: CN
Inventors: 赵凡; 齐琛; 张健; 王显焯; 武文军; 马洪林; 王应宇
Original assignee: Computational Aerodynamics Institute of China Aerodynamics Research and Development Center
Current assignee: Computational Aerodynamics Institute of China Aerodynamics Research and Development Center
Priority date: 2022-07-11
Filing date: 2022-07-11
Publication date: 2022-10-14
Anticipated expiration: 2042-07-11
Also published as: CN114880890A

Abstract

本发明公开了一种远场边界条件多窗口处理方法、设备及介质，属于计算流体力学领域，包括步骤：在求解器输入参数，通过输入的参数对每个网格分别进行边界条件的赋值实现边界条件的重定义，再使用不可压流动求解算法对流场进行计算。本发明解决了不可压缩流动数值模拟中难以使用“远场”边界的难题，提升了求解器的通用性和用户友好性。

Description

一种远场边界条件多窗口处理方法、设备及介质

技术领域

本发明涉及计算流体力学领域，更为具体的，涉及一种远场边界条件多窗口处理方法、设备及介质。

背景技术

CFD仿真模拟时经常设有“远场”边界条件，该类边界条件主要用于可压缩流动问题，即整个计算区域的外边界是一整块网格。此类边界条件在网格生成、改变来流方向时非常方便，但需要很大的计算域。在不可压缩流动问题的研究中，也时常会遇到这种圆形/球形的远场网格，但由于计算域通常比较小，远场类边界条件并不适合不可压缩流动模拟，通常需要在外边界网格中明确区分出入口、出口边界。为了在不可压流动模拟中可以处理此类网格，需要一种技术，可以在模拟不可压缩流动问题时针对性设置“远场”边界条件。

现有的边界条件处理技术基本都是单窗口技术，即，相同区域的同种类型的网格整体定义一个边界条件，例如Fluent等商业软件均是如此操作。

单窗口边界条件处理技术满足大部分边界条件处理需求，然而，在求解不可压缩流动时，“远场”边界就无法使用。此时需要将“远场”边界转化为“入口”、“出口”、“对称”等边界条件才可以，然而单窗口技术导致一个区域网格的边界条件是整体定义的，故而无法将边界条件进行转化。

因此，需要一种新的边界条件处理技术来改进现有的缺陷，使得边界条件可以转化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种远场边界条件多窗口处理方法、设备及介质，解决了不可压缩流动数值模拟中难以使用“远场”边界的难题，提升了求解器的通用性和用户友好性。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种远场边界条件多窗口处理方法，包括步骤：

在求解器输入参数，通过输入的参数对每个网格分别进行边界条件的赋值实现边界条件的重定义，再使用不可压流动求解算法对流场进行计算。

进一步地，所述对每个网格分别进行边界条件的赋值实现边界条件的重定义，包括子步骤：利用每个网格的网格单元流量的正负，在求解器内部定义入口、出口、对称类边界条件。

进一步地，所述对每个网格分别进行边界条件的赋值实现边界条件的重定义，包括子步骤：

步骤一，将边界条件分别定义到每个网格的网格单元，即多窗口化处理边界条件；

步骤二，判断各个单元的边界条件类型，若为“远场”边界条件，则对该网格边界处的流量进行计算；若流量为正，重新定义该网格处边界为“入口”；若流量为负，重新定义该网格处边界为“出口”；若流量为零，重新定义该网格处边界为“对称”。

进一步地，所述网格为任意形状的边界网格。

进一步地，所述不可压流动求解算法包SIMPLE算法、SIMPLEC算法、SIMPLEX算法、SIMPLER算法、PISO算法中的任一种。

进一步地，包括子步骤：

S1，创建出一套流场计算的网格并定义其边界条件；

S2，将网格导入到求解器中；

S3，对网格进行前处理；

S4，输入参数，通过输入的参数对每个网格进行边界条件的赋值实现边界条件的重定义；

S5，使用不可压流动求解算法对流场进行计算。

进一步地，在步骤S5之后，包括步骤：S6，对收敛的流场进行后处理显示。

进一步地，在步骤S4中，包括子步骤：

S41，将边界条件分别定义到每个网格单元，即多窗口化处理边界条件；

S42，判断各个网格单元的边界条件类型，若为“远场”边界条件，则对该网格边界处的流量进行计算；

S43，若流量为正，重新定义该网格处边界为“入口”；若流量为负，重新定义该网格处边界为“出口”；若流量为零，重新定义该网格处边界为“对称”。

一种计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器加载并执行如上任一项所述的方法。

一种计算机可读存储介质，在可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器加载并执行如上任一项所述的方法。

本发明的有益效果包括：

本发明通过分别给每个边界网格赋了边界条件，使得“远场”边界可以转化为传统的“入口”、“出口”、“对称”等边界条件，成功解决了不可压缩流动数值模拟中难以使用“远场”边界的难题，提升了求解器的通用性和用户友好性。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种适用于不可压流动求解的远场边界条件多窗口处理方法计算流程示意图；

图2为带有“远场”边界的0012翼型网格划分示意图；

图3为0012翼型模型计算结果压力场示意图，图3中cp代表压力系数，图3中cp下面的数值代表不同压力系数数值。

具体实施方式

本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含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和/或扩展、替换。

本发明实施例提供一种适用于不可压流动求解的远场边界条件多窗口处理方法，包括以下步骤：

1）创建出一套流场计算的网格并定义其边界条件；

2）将网格导入到求解器中；

3）对网格进行前处理；

4）输入计算参数，通过输入的参数对边界条件进行重定义，具体如下：

① 将边界条件分别定义到每个网格的网格单元，即多窗口化处理边界条件；

② 判断各个单元的边界条件类型，若为“远场”边界条件，则对该网格边界处的流量进行计算；

③ 若流量为正，重新定义该网格处边界为“入口”；若流量为负，重新定义该网格处边界为“出口”；若流量为零，重新定义该网格处边界为“对称”；

5）使用不可压流动求解算法对流场进行计算；

6）对收敛的流场进行后处理显示。

本发明实施例提供的远场边界条件多窗口处理办法，可以将“远场”边界处理为传统的“入口”、“出口”、“对称”边界，成功解决了不可压缩流动数值模拟中难以使用“远场”边界的难题，提升了求解器的通用性和用户友好性。

实施例1：一种远场边界条件多窗口处理方法，在具体实施过程中，包括步骤：

在求解器输入参数，不对一个区域的网格整体进行边界条件的赋值，而是通过输入的参数对每个网格分别进行边界条件的赋值实现边界条件的重定义，再使用不可压流动求解算法对流场进行计算。

实施例2：在实施例1的基础上，所述对每个网格分别进行边界条件的赋值实现边界条件的重定义，包括子步骤：利用每个网格的网格单元流量的正负，在求解器内部定义入口、出口、对称类边界条件。

实施例3：在实施例1的基础上，所述对每个网格分别进行边界条件的赋值实现边界条件的重定义，包括子步骤：

实施例4：在实施例2~实施例3的基础上，所述边界网格为任意形状的边界网格。

实施例5：在实施例1的基础上，所述不可压流动求解算法包SIMPLE算法、SIMPLEC算法、SIMPLEX算法、SIMPLER算法、PISO算法中的任一种。

实施例6：在实施例1的基础上，包括子步骤：

S1，创建出一套流场计算的网格并定义其边界条件；

S2，将网格导入到求解器中；

S3，对网格进行前处理；

S5，使用不可压流动求解算法对流场进行计算。

实施例7：在实施例6的基础上，在步骤S5之后，包括步骤：S6，对收敛的流场进行后处理显示。

实施例8：在实施例6的基础上，在步骤S4中，包括子步骤：

实施例9：一种计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器加载并执行如实施例1~实施例8任一项所述的方法。

实施例10：一种计算机可读存储介质，在可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器加载并执行如实施例1~实施例8任一项所述的方法。

实施例11：下面将结合图1~图3，对本实施例的具体实施方式作进一步的说明。本实施例提供了一种适用于不可压流动求解的远场边界条件多窗口处理方法。操作步骤如图1所示，具体包括如下步骤：

步骤1：建立带有“远场”边界的0012翼型几何模型，并划分网格，网格总量19065。

步骤2：将网格导入到SIMPLE求解器中。

步骤3：对网格进行前处理。

步骤4：输入计算参数，通过输入的参数对边界条件进行重定义，具体如下：

步骤5：使用SIMPLE算法对流场进行计算；

步骤6：对收敛的流场进行后处理显示。

图2为带有“远场”边界的0012翼型网格划分示意图。

图3为0012翼型模型计算结果压力场示意图。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供的一种适用于不可压流动求解的远场边界条件多窗口处理方法，根据输入参数，将“远场”边界条件转化为传统的“入口”、“出口”、“对称”等边界条件，成功解决了不可压缩流动数值模拟中难以使用“远场”边界的难题，并准确计算出了流场结果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权力要求的保护范围为准。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域普通技术人员公知的现有技术。

除以上实例以外，本领域技术人员根据上述公开内容获得启示或利用相关领域的知识或技术进行改动获得其他实施例，各个实施例的特征可以互换或替换，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种远场边界条件多窗口处理方法，其特征在于，包括步骤：

在求解器输入参数，通过输入的参数对每个网格分别进行边界条件的赋值实现边界条件的重定义，具体包括如下步骤：

S1，创建出一套流场计算的网格并定义其边界条件；

S2，将网格导入到求解器中；

S3，对网格进行前处理；

S5，使用不可压流动求解算法对流场进行计算；

其中，在步骤S4中，包括子步骤：

S43，若流量为正，重新定义该网格处边界为“入口”；若流量为负，重新定义该网格处边界为“出口”；若流量为零，重新定义该网格处边界为“对称”；

再使用不可压流动求解算法对流场进行计算。

2.根据权利要求1所述的远场边界条件多窗口处理方法，其特征在于，所述网格为任意形状的边界网格。

3.根据权利要求1所述的远场边界条件多窗口处理方法，其特征在于，所述不可压流动求解算法包括SIMPLE算法、SIMPLEC算法、SIMPLEX算法、SIMPLER算法、PISO算法中的任一种。

4.根据权利要求1所述的远场边界条件多窗口处理方法，其特征在于，在步骤S5之后，包括步骤：S6，对收敛的流场进行后处理显示。

5.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器加载并执行如权利要求1~4任一项所述的方法。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，在可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器加载并执行如权利要求1~4任一项所述的方法。