CN116205009A - 叶轮模型结构分析方法及装置、电子设备、存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种叶轮模型结构分析方法及装置、电子设备、存储介质，涉及计算机技术领域。该叶轮模型结构分析方法包括：读取待分析叶轮模型对应的初始网格模型数据；响应于在预提供的分析问题类型列表中的选择操作，确定待分析叶轮模型对应的至少一个分析问题类型；根据分析问题类型对初始网格模型数据进行初始化处理，确定目标网格模型数据；基于目标网格模型数据对待分析叶轮模型进行结构分析求解，得到待分析叶轮模型在分析问题类型下的结构分析结果。本公开实施例的技术方案能够根据用户选择的分析问题类型，快速实现对待分析叶轮模型的结构分析，并输出结果，提高叶轮模型的分析效率，简化用户操作。

Description

叶轮模型结构分析方法及装置、电子设备、存储介质

技术领域

本公开涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种叶轮模型结构分析方法、叶轮模型结构分析装置、电子设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

旋转机械被广泛地应用于航空、电力、机械、化工等领域中，叶轮作为旋转机械的核心部件，长期在高转速和重载荷情况下工作。叶轮的性能直接决定整机的性能和工作效率。因此，对叶轮进行计算机建模、分析和设计非常有必要。

目前，叶轮模型的结构分析主要依靠研发人员，由研发人员根据不同的分析问题类型设计相应的分析过程，实现叶轮模型的分析，人工成本大且分析效率低。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开实施例的目的在于提供一种叶轮模型结构分析方法、叶轮模型结构分析装置、电子设备以及计算机可读存储介质，进而至少在一定程度上提高叶轮模型的分析效率，简化分析操作，降低人工成本。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开实施例的第一方面，提供了一种叶轮模型结构分析方法，包括：

读取待分析叶轮模型对应的初始网格模型数据；

响应于在预提供的分析问题类型列表中的选择操作，确定所述待分析叶轮模型对应的至少一个分析问题类型；

根据所述分析问题类型对所述初始网格模型数据进行初始化处理，确定目标网格模型数据；

基于所述目标网格模型数据对所述待分析叶轮模型进行结构分析求解，得到所述待分析叶轮模型在所述分析问题类型下的结构分析结果。

根据本公开实施例的第二方面，提供了一种叶轮模型结构分析装置，包括：

叶轮模型数据读取模块，用于读取待分析叶轮模型对应的初始网格模型数据；

分析问题类型选择模块，用于响应于在预提供的分析问题类型列表中的选择操作，确定所述待分析叶轮模型对应的至少一个分析问题类型；

叶轮模型数据初始化模块，用于根据所述分析问题类型对所述初始网格模型数据进行初始化处理，确定目标网格模型数据；

叶轮模型结构分析模块，用于基于所述目标网格模型数据对所述待分析叶轮模型进行结构分析求解，得到所述待分析叶轮模型在所述分析问题类型下的结构分析结果。

根据本公开实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括：处理器；以及存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现上述任意一项所述的叶轮模型结构分析方法。

根据本公开实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现根据上述任意一项所述的叶轮模型结构分析方法。

本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开的示例实施例中的叶轮模型结构分析方法，可以读取预先选择的待分析叶轮模型对应的初始网格模型数据，响应于在预提供的分析问题类型列表中的选择操作，确定待分析叶轮模型对应的至少一个分析问题类型；根据分析问题类型对初始网格模型数据进行初始化处理，确定目标网格模型数据；基于目标网格模型数据对待分析叶轮模型进行结构分析求解，得到待分析叶轮模型在分析问题类型下的结构分析结果。一方面，根据用户选择的不同分析问题类型，生成待分析叶轮模型在面对不同类型的分析问题时所对应的结构分析结果，不需要用户基于不同的分析问题单独设计待分析叶轮模型的分析过程，有效降低人工分析成本，提高待分析叶轮模型的结构分析效率；另一方面，仅通过在分析问题类型列表中选择不同的分析问题类型，可实现待分析叶轮模型在不同分析问题下的结构分析结果，有效简化用户操作，降低叶轮模型的结构分析难度，提升用户体验。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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示出了可以应用本公开实施例的一种叶轮模型结构分析方法及装置的示例性应用环境的系统架构的示意图。

图2示意性示出了根据本公开的一些实施例的叶轮模型结构分析方法的流程示意图。

图3示意性示出了根据本公开的一些实施例的计算结构分析结果的流程示意图。

图4示意性示出了根据本公开的一些实施例的确定最小循环体的原理示意图。

图5示意性示出了根据本公开的一些实施例的构建目标网络模型数据的流程示意图。

图6示意性示出了根据本公开的一些实施例的展示结构分析结果的流程示意图。

图7示意性示出了根据本公开的一些实施例的叶轮模型结构分析装置的组成示意图。

图8示意性示出了根据本公开的一些实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。

图9示意性示出了根据本公开的一些实施例的计算机可读存储介质的示意图。

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。

此外，附图仅为示意性图解，并非一定是按比例绘制。附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

图1示出了可以应用本公开实施例的一种叶轮模型结构分析方法及装置的示例性应用环境的系统架构的示意图。

如图1所示，系统架构100可以包括台式计算机101、便携式计算机102、智能手机103等终端设备中的一个或多个，网络104和服务器105。网络104用以在终端设备和服务器105之间提供通信链路的介质。网络104可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。终端设备可以是各种具有数据处理功能的电子设备，该电子设备上具有显示屏，该显示屏用于向用户提供分析问题类型列表以及展示待分析叶轮模型的结构分析结果，包括但不限于上述的台式计算机、便携式计算机、智能手机等等。应该理解，图1中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。比如服务器105可以是多个服务器组成的服务器集群等。

本公开实施例所提供的叶轮模型结构分析方法一般由终端设备执行，相应地，叶轮模型结构分析装置一般设置于终端设备中。但本领域技术人员容易理解的是，本公开实施例所提供的叶轮模型结构分析方法也可以由服务器105执行，相应的，叶轮模型结构分析装置也可以设置于服务器105中，本示例性实施例中对此不做特殊限定。

此外，应当理解的是，本公开实施方式的叶轮模型结构分析方法可以配置成软件模块。在一些实施场景中，本公开的叶轮模型结构分析方案可以单独部署，以实现叶轮模型在不同类型的分析问题下的结构分析求解。在另一些实施场景中，本公开的叶轮模型结构分析方案可以部署在其他软件内，作为该软件的一个功能模块，如部署在叶轮分析软件中，本公开对于叶轮模型结构分析方法的应用方式不做特别限制。

在本示例实施例中，首先提供了一种叶轮模型结构分析方法，下面以终端设备执行该方法为例，对本公开实施例中的叶轮模型结构分析方法进行详细说明。图2示意性示出了根据本公开的一些实施例的叶轮模型结构分析方法流程的示意图。参考图2所示，该叶轮模型结构分析方法可以包括以下步骤：

步骤S210，读取待分析叶轮模型对应的初始网格模型数据；

步骤S220，响应于在预提供的分析问题类型列表中的选择操作，确定待分析叶轮模型对应的至少一个分析问题类型；

步骤S230，根据分析问题类型对初始网格模型数据进行初始化处理，确定目标网格模型数据；

步骤S240，基于目标网格模型数据对待分析叶轮模型进行结构分析求解，得到待分析叶轮模型在分析问题类型下的结构分析结果。

根据本示例实施例中的叶轮模型结构分析方法，可以读取预先选择的待分析叶轮模型对应的初始网格模型数据，响应于在预提供的分析问题类型列表中的选择操作，确定待分析叶轮模型对应的至少一个分析问题类型；根据分析问题类型对初始网格模型数据进行初始化处理，确定目标网格模型数据；基于目标网格模型数据对待分析叶轮模型进行结构分析求解，得到待分析叶轮模型在分析问题类型下的结构分析结果。一方面，根据用户选择的不同分析问题类型，生成待分析叶轮模型在面对不同类型的分析问题时所对应的结构分析结果，不需要用户基于不同的分析问题单独设计待分析叶轮模型的分析过程，有效降低人工分析成本，提高待分析叶轮模型的结构分析效率；另一方面，仅通过在分析问题类型列表中选择不同的分析问题类型，可实现待分析叶轮模型在不同分析问题下的结构分析，有效简化用户操作，降低叶轮模型的结构分析难度，提升用户体验。

下面，将对本示例实施例中的叶轮模型结构分析方法进行进一步的说明。

在步骤S210中，读取待分析叶轮模型对应的初始网格模型数据。

在一示例实施例中，待分析叶轮模型是指需要对其进行结构分析的叶轮模型，例如，待分析叶轮模型可以是轴流式叶轮模型，也可以是径流式叶轮模型，本示例实施例对于待分析叶轮模型的类型不做特别限定。

初始网格模型数据是指对待分析叶轮模型进行结构分析时所需要的相关的参数，例如，初始网格模型数据可以是对待分析叶轮模型进行离散化分割时所设置的网格布线，也可以是与待分析叶轮模型相关的各种模型参数，如模型材质特性、模型重量、叶片数量、环境温度等参数，当然，初始网格模型数据还可以包括其他类型的与待分析叶轮模型的结构分析相关的参数，本示例实施例对此不做特殊限定。

以叶轮模型结构分析方法配置为叶轮分析软件的一个软件模块为例，可以在叶轮分析软件中提供叶轮模型的设计功能模块，进而通过设计功能模块设计叶轮模型，不同的类型的叶轮模型可以设计不同的版本。可以通过在叶轮分析软件选择不同版本的待分析叶轮模型，进而通过选择的待分析叶轮模型的版本信息读取待分析叶轮模型对应的初始网格模型数据。

在步骤S220中，响应于在预提供的分析问题类型列表中的选择操作，确定待分析叶轮模型对应的至少一个分析问题类型。

在一示例实施例中，分析问题类型是指预先设置的用于对待分析叶轮模型进行结构分析的相关分析问题的类型，例如，分析问题类型可以是传热分析，也可以是静态分析、模态分析等，当然，还可以是根据实际需求自定义设置的其他分析问题类型，本示例实施例对此不做特殊限定。

可以选择分析问题类型列表中的任意一个分析问题类型，当然，也可以是选择分析问题类型列表中的多个分析问题类型，本示例实施例对此不做特殊限定。通过选择一个或者多个，可以灵活地实现对于待分析叶轮模型在不同分析问题类型下的分析求解，有效提升分析效率以及分析灵活性。

分析问题类型列表是指预先设置的用于展示设置的不同分析问题类型的列表，例如，分析问题类型列表可以是在叶轮分析软件中通过提供下拉菜单的形式展示不同分析问题类型的列表，当然，也可以是在叶轮分析软件中通过多个触控图标展示不同分析问题类型的列表，本示例实施例对于分析问题类型列表的展示方式不做特殊限定。

选择操作是指在分析问题类型列表中选择某个分析问题类型的触发操作，例如，选择操作可以是通过在叶轮分析软件中的下拉菜单或者多个图标中选择某个分析问题类型的触发操作，当然，还可以输入不同的快捷键组合快速选择某个分析问题类型的触发操作，本示例实施例不以此为限。

在步骤S230中，根据分析问题类型对初始网格模型数据进行初始化处理，确定目标网格模型数据。

在一示例实施例中，目标网格模型数据是指在面对所选择的分析问题类型下进行结构分析时所需要的相关数据，不同分析问题类型所需要的模型数据并不完全相同，例如，在选择分析问题类型为传热分析时，目标网格模型数据可以包括温度数据、材料导热系数等参数。当然，目标网格模型数据可以包括所有分析问题类型均需要的模型数据，例如，目标网格模型数据还可以是待分析叶轮模型对应的单元、单元的节点、单元约束等。单元是指在将待分析叶轮模型从复杂的连续体分解为有限的形状简单的子区域，即将待分析叶轮模型简化为由有限个单元组合的等效组合体。

在确定分析问题类型之后，可以根据分析问题类型对初始网格模型数据进行初始化处理，从而得到在分析问题类型下对待分析叶轮模型进行结构分析时所需要的目标网格模型数据，一方面是可以仅对选择的分析问题类型相关的目标网格模型数据进行分析求解，避免无用数据的干扰，减少计算量，提高计算效率，另一方面可以及时检测是否存在分析问题类型对应的目标网格模型数据，避免在后续分析求解时不存在必要参数而导致分析求解失败的问题，进一步提升分析求解效率。

在步骤S240中，基于目标网格模型数据对待分析叶轮模型进行结构分析求解，得到待分析叶轮模型在分析问题类型下的结构分析结果。

在一示例实施例中，可以通过将待分析叶轮模型离散化后的目标网格模型数据，把求解连续体的场变量（如应力、位移、压力、温度等）问题简化为求解有限的单元节点上的场变量值。进而，对待分析叶轮模型的结构分析求解，可以基于构建得到的大规模线性方程组，而不是原来描述真实连续体场变量的微分方程组，可以有效简化分析求解问题，在保证分析结果准确性的同时，提高计算效率。

结构分析结果是指基于目标网格模型数据对待分析叶轮模型进行结构分析求解得到的输出结果，例如，结构分析结果可以是循环约束数：节点、载荷方向、载荷大小；循环节点数位移：x，y，z，R，Theta；循环单元数：应力不变量及分量；直角坐标系下的节点应力；直角坐标系下的节点最大、最小应力；柱坐标系下的节点应力；柱坐标系下的节点最大、最小应力，当然，结构分析结果还可以是其他类型的输出结果，本示例实施例不以此为限。

可选的，可以将结构分析结果输出保存为目标格式的文件进行保存，例如，可以将结构分析结果保存到.out文件中，进而可以通过.out文件以及相关的分析软件对结构分析结果进行展示，例如，可以将.out文件导入到VTK（Visualization Toolkit）可视化软件中，并通过VTK可视化软件将结构分析结果渲染为三维云图进行展示，以便于用户观察分析。

通过提供分析问题类型列表以使用户选择的不同分析问题类型，进而生成待分析叶轮模型在面对不同类型的分析问题时所对应的结构分析结果，不需要用户基于不同的分析问题单独设计待分析叶轮模型的分析过程，有效降低人工分析成本，提高待分析叶轮模型的结构分析效率；同时，仅通过在分析问题类型列表中选择不同的分析问题类型，可实现待分析叶轮模型在不同分析问题下的结构分析，有效简化用户操作，降低叶轮模型的结构分析难度，提升用户体验。

以下对步骤S210至步骤S240进行详细说明。

在本公开的示例性实施方式中，可以将待分析叶轮模型离散为规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过离散体进行分析，得出满足工程进度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决一些实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。本公开方案可以将一个形状复杂的连续体的求解区域分解为有限的形状简单的子区域，即将一个连续体简化为由有限个单元组合的等效组合体。通过将连续体离散化，把求解连续体的场变量（如应力、位移、压力、温度等）问题简化为求解有限的单元节点上的场变量值。此时得到的基本方程是一个代数方程组，而不是原来描述真实连续体场变量的微分方程组。求解后得到近似的数值解，其近似程度取决于所采用的单元类型、数量以及对单元的插值函数。

在一示例实施例中，可以通过图3中的步骤实现基于目标网格模型数据对待分析叶轮模型的结构分析求解，得到待分析叶轮模型在分析问题类型下的结构分析结果，参考图3所示，具体可以包括：

步骤S310，根据目标网格模型数据构建待分析叶轮模型对应的全局刚度矩阵；

步骤S320，对全局刚度矩阵施加边界条件，边界条件至少包括旋转节点坐标系、耦合节点自由度、载荷、位移自由度；

步骤S330，对施加了边界条件的全局刚度矩阵进行分析求解，得到待分析叶轮模型在分析问题类型下的结构分析结果。

其中，全局刚度矩阵是指用于描述离散化后的待分析叶轮模型的刚度矩阵，全局刚度矩阵可以由构成待分析叶轮模型的多个单元对应的单元刚度矩阵构成，单元刚度矩阵是指是计算固体力学中利用有限元方法计算的一个比较重要的系数矩阵，在对有限单元体的力学分析中，表征单元体的受力与变形关系。

边界条件是指在运动边界上全局刚度矩阵对应的方程组的解应当满足的条件，例如，边界条件可以包括但不限于旋转节点坐标系、耦合节点自由度、载荷、位移自由度等，本示例实施例对于边界条件的设置不做任何特殊限定。

可以记录待分析叶轮模型的节点度自由度数值，边界条件可以小于或者等于节点度自由度数值。

在确定边界条件后，可以对全局刚度矩阵施加边界条件，并根据施加了边界条件的全局刚度矩阵对待分析叶轮模型进行分析求解，可以得到待分析叶轮模型在分析问题类型下的结构分析结果。

可选的，可以通过以下步骤实现根据目标网格模型数据构建待分析叶轮模型对应的全局刚度矩阵，具体可以包括：

可以从目标网格模型数据中获取单元刚度矩阵构建参数，进而可以基于单元刚度矩阵构建参数生成单元刚度矩阵，并通过至少一个单元刚度矩阵构建全局刚度矩阵。

其中，单元刚度矩阵构建参数是指构建单元刚度矩阵所需要的相关参数，例如，单元刚度矩阵构建参数可以包括节点信息、约束信息、载荷信息、重量信息、材料特性信息、环境温度中的任意一项，当然，单元刚度矩阵构建参数也可以是节点信息、约束信息、载荷信息、重量信息、材料特性信息、环境温度中的多项组合，如单元刚度矩阵构建参数可以是节点信息、约束信息、载荷信息的组合，也可以是节点信息、约束信息、载荷信息、重量信息、材料特性信息、环境温度的组合，具体单元刚度矩阵构建参数的类型与选择的分析问题类型相对应，本示例实施例对于单元刚度矩阵构建参数不做特别限定。

在得到单元刚度矩阵构建参数后，可以基于该单元刚度矩阵构建参数构建待分析叶轮模型中每个单元体对应的单元刚度矩阵，并且在得到每个单元体的单元刚度矩阵，可以将所有单元刚度矩阵进行整合，得到待分析叶轮模型整体的全局刚度矩阵，进而通过该全局刚度矩阵实现对待分析叶轮模型的分析求解。通过将连续的待分析叶轮模型分解为多个单元体，并通过构建每个单元体的单元刚度矩阵的方式实现待分析叶轮模型整体的全局刚度矩阵的构建，能够有效降低待分析叶轮模型的求解分析难度，提升分析效率。

可选的，可以通过以下步骤实现从目标网格模型数据中获取单元刚度矩阵构建参数，具体可以包括：

可以对目标网格模型数据中各个单元进行编号，得到单元索引，然后可以根据单元索引遍历各个单元对应的节点，以获取各个单元对应的节点参数；进而可以将节点参数按照单元索引进行打包，得到各个单元对应的单元刚度矩阵构建参数。

其中，节点参数可以是单元节点上载荷的大小，也可以是单元节点上载荷的方向，本示例实施例对此不做特殊限定。

可选的，在对目标网格模型数据中各个单元进行编号时，可以按照逆时针方向排序编码。

可选的，也可以确定待分析叶轮模型的每个面上施加的单元索引以及单元数量，其中，待分析叶轮模型的每个面可以是待分析叶轮模型的各个几何面，叶轮可以分为轴流式和径流式，因此可以包括不限于吸力面，压力面、前缘面，尾缘面，圆角面、流道面、叶冠前后端面、缘板前后端面、榫头结构各个面，及轮盘结构的每个面等等，本示例实施例对此不做特殊限定。

在一示例实施例中，可以通过以下步骤实现根据目标网格模型数据构建待分析叶轮模型对应的全局刚度矩阵：

可以确定待分析叶轮模型的最小循环体，进而可以根据目标网格模型数据构建最小循环体对应的循环体刚度矩阵，然后可以基于循环体刚度矩阵得到待分析叶轮模型对应的全局刚度矩阵。

其中，最小循环体是指待分析叶轮模型中对称循环的基本扇形区域，可以通过最小循环体的复制、旋转位移最终得到完整的待分析叶轮模型，例如，对于轴流式叶轮模型，其对应的最小循环体可以是轴流式叶轮模型上的一个叶片以及叶片对应的部分支撑结构。当然，最小循环体也可以根据选择的分析问题类型的不同进行自适应调整，本示例实施例对此不做特殊限定。

循环体刚度矩阵是指待分析叶轮模型中最小循环体所对应的全局刚度矩阵，例如，可以先构建最小循环体中各单元体对应的单元刚度矩阵，进而对最小循环体中各单元体对应的单元刚度矩阵进行整合，得到最小循环体所对应的全局刚度矩阵，即循环体刚度矩阵。

由于待分析叶轮模型是由多个最小循环体构成的，因此在完成对最小循环体的循环体刚度矩阵的构建之后，可以基于循环体刚度矩阵最终得到待分析叶轮模型对应的全局刚度矩阵。

可选的，也可以直接对最小循环体的循环体刚度矩阵进行分析求解，得到的结构分析结果，可以直接复制应用到每一个最小循环体上，最终得到待分析叶轮模型整体的结构分析结果。

可选的，由于待分析叶轮模型是对称模型，可以将最小循环体对应的扇区面的循环对称节点绑定为耦合节点。

图4示意性示出了根据本公开的一些实施例的确定最小循环体的原理示意图。

参考图4所示，对于待分析叶轮模型410，是一个中心对称模型，因此，可以确定待分析叶轮模型410对应的最小循环体420，可以通过复制旋转最小循环体420，最终得到完整的待分析叶轮模型410。在构建待分析叶轮模型410对应的全局刚度矩阵时，可以先构建最小循环体420对应的循环体刚度矩阵，即最小循环体420的全局刚度矩阵，由于多个最小循环体420可以构成待分析叶轮模型410，因此，可以基于多个最小循环体420的循环体刚度矩阵构成待分析叶轮模型410对应的全局刚度矩阵。

在分析求解时，除了可以直接对待分析叶轮模型410对应的全局刚度矩阵进行求解外，还可以直接分析求解最小循环体420对应的循环体刚度矩阵得到最小循环体420的结构分析结果，由于多个最小循环体420可以构成待分析叶轮模型410，因此，可以将最小循环体420的结构分析结果应用到所有最小循环体上，最终得到待分析叶轮模型410整体的结构分析结果。

由于待分析叶轮模型是中心对称模型，因此，可以将待分析叶轮模型划分为多个最小循环体，进而通过分析求解最小循环体，可以得到待分析叶轮模型整体的结构分析结果，相比于直接分析待分析叶轮模型整体，能够有效降低计算量。

在一示例实施例中，可以通过图5中的步骤实现根据分析问题类型对初始网格模型数据进行初始化处理，确定目标网格模型数据，参考图5所示，具体可以包括：

步骤S510，基于所述初始网格模型数据构造单元参数矩阵，所述单元参数矩阵包括单元、单元节点、单元约束；

步骤S520，根据所述分析问题类型在所述初始网格模型数据中确定目标变量参数；

步骤S530，通过所述单元参数矩阵和所述目标变量参数构建目标网格模型数据。

其中，单元参数矩阵是指待分析叶轮模型中各单元体对应的参数构成的矩阵，通过将单元体的相关参数整理成矩阵形式，便于后续的计算分析，具体的，单元参数矩阵可以包括单元、单元节点、单元约束，当然，单元参数矩阵还可以包括其他类型的数据，例如单元载荷等参数，本示例实施例对此不做特殊限定。

目标变量参数是指初始网格模型数据与选择的分析问题类型相关的变量参数，例如，如果选择的分析问题类型是传热分析问题，那么，目标变量参数可以是温度数据、叶轮材料特性等，如果选择的分析问题类型是静态分析问题，那么，目标变量参数可以是静态载荷、热载荷、重力载荷和离心载荷等，本示例实施例对于目标变量参数的类型不做特殊限定。

可以通过单元参数矩阵和目标变量参数构建目标网格模型数据，进而通过目标网格模型数据实现对待分析叶轮模型的分析求解。

可选的，如果确定在初始网格模型数据中未匹配到与分析问题类型对应的目标变量参数，则生成报错信息。

举例而言，假设选择的分析问题类型是传热分析问题，那么，目标变量参数可以是温度数据、叶轮材料特性等，如果在初始网格模型数据中未匹配到与分析问题类型对应的温度数据、叶轮材料特性等变量参数，此时在传热分析问题下关键的变量参数不存在，则可以认为基于当前的数据无法完成对待分析叶轮模型在传热分析问题下的分析求解，因此可以直接生成报错信息，并提示用户重新选择分析问题类型或者补充相关数据。

在初始网格模型数据中未匹配到与分析问题类型对应的目标变量参数时，生成报错信息，可以及时终止当前分析问题类型的分析求解，避免无效的计算量，节省系统性能。

图6示意性示出了根据本公开的一些实施例的展示结构分析结果的流程示意图。

参考图6所示，基于待分析叶轮模型410对应的全局刚度矩阵或者最小循环体420对应的循环体刚度矩阵的分析求解，可以得到待分析叶轮模型410的结构分析结果610，然后可以将结构分析结果610转换为.out文件620，进而可以将.out文件620导入到VTK可视化软件630中，渲染得到待分析叶轮模型410对应的三维云图，用户可以直接通过三维云图直观的观察分析结构分析结果610，有效提高分析效率。

需要说明的是，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

此外，在本示例实施例中，还提供了一种叶轮模型结构分析装置。参照图7所示，该叶轮模型结构分析装置700包括：叶轮模型数据读取模块710、分析问题类型选择模块720、叶轮模型数据初始化模块730以及叶轮模型结构分析模块740。其中：

叶轮模型数据读取模块710可以用于读取待分析叶轮模型对应的初始网格模型数据；

分析问题类型选择模块720可以用于响应于在预提供的分析问题类型列表中的选择操作，确定所述待分析叶轮模型对应的至少一个分析问题类型；

叶轮模型数据初始化模块730可以用于根据所述分析问题类型对所述初始网格模型数据进行初始化处理，确定目标网格模型数据；

叶轮模型结构分析模块740可以用于基于所述目标网格模型数据对所述待分析叶轮模型进行结构分析求解，得到所述待分析叶轮模型在所述分析问题类型下的结构分析结果。

在一示例性实施例中，基于前述方案，叶轮模型结构分析模块740可以包括：全局刚度矩阵构建单元，可以用于根据所述目标网格模型数据构建所述待分析叶轮模型对应的全局刚度矩阵；边界条件设置单元，可以用于对所述全局刚度矩阵施加边界条件，所述边界条件至少包括旋转节点坐标系、耦合节点自由度、载荷、位移自由度；分析求解单元，可以用于对施加了所述边界条件的全局刚度矩阵进行分析求解，得到所述待分析叶轮模型在所述分析问题类型下的结构分析结果。

在一示例性实施例中，基于前述方案，全局刚度矩阵构建单元可以用于：从所述目标网格模型数据中获取单元刚度矩阵构建参数，所述单元刚度矩阵构建参数包括节点信息、约束信息、载荷信息、重量信息、材料特性信息、环境温度中的至少一项或者多项组合；基于所述单元刚度矩阵构建参数生成单元刚度矩阵；通过至少一个所述单元刚度矩阵构建全局刚度矩阵。

在一示例性实施例中，基于前述方案，全局刚度矩阵构建单元可以用于：对所述目标网格模型数据中各个单元进行编号，得到单元索引；根据所述单元索引遍历各个所述单元对应的节点，以获取各个所述单元对应的节点参数；将所述节点参数按照所述单元索引进行打包，得到各个所述单元对应的单元刚度矩阵构建参数。

在一示例性实施例中，基于前述方案，全局刚度矩阵构建单元可以用于：确定所述待分析叶轮模型的最小循环体；根据所述目标网格模型数据构建所述最小循环体对应的循环体刚度矩阵；基于所述循环体刚度矩阵得到所述待分析叶轮模型对应的全局刚度矩阵。

在一示例性实施例中，基于前述方案，叶轮模型数据初始化模块730可以用于：基于所述初始网格模型数据构造单元参数矩阵，所述单元参数矩阵包括单元、单元节点、单元约束；根据所述分析问题类型在所述初始网格模型数据中确定目标变量参数；通过所述单元参数矩阵和所述目标变量参数构建目标网格模型数据。

在一示例性实施例中，基于前述方案，叶轮模型结构分析装置700还可以包括报错单元，该报错单元可以用于：若确定在所述初始网格模型数据中未找到与所述分析问题类型对应的目标变量参数，则生成报错信息。上述中叶轮模型结构分析装置各模块的具体细节已经在对应的叶轮模型结构分析方法中进行了详细的描述，因此此处不再赘述。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了叶轮模型结构分析装置的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

此外，在本公开的示例性实施例中，还提供了一种能够实现上述叶轮模型结构分析方法的电子设备。

所属技术领域的技术人员能够理解，本公开的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施例、完全的软件实施例（包括固件、微代码等），或硬件和软件方面结合的实施例，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。

下面参照图8来描述根据本公开的这种实施例的电子设备800。图8所示的电子设备800仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图8所示，电子设备800以通用计算设备的形式表现。电子设备800的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元810、上述至少一个存储单元820、连接不同系统组件（包括存储单元820和处理单元810）的总线830、显示单元840。

其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元810执行，使得所述处理单元810执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施例的步骤。例如，所述处理单元810可以执行如图2中所示的步骤S210，读取待分析叶轮模型对应的初始网格模型数据；步骤S220，响应于在预提供的分析问题类型列表中的选择操作，确定待分析叶轮模型对应的至少一个分析问题类型；步骤S230，根据分析问题类型对初始网格模型数据进行初始化处理，确定目标网格模型数据；步骤S240，基于目标网格模型数据对待分析叶轮模型进行结构分析求解，得到待分析叶轮模型在分析问题类型下的结构分析结果。

存储单元820可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元（RAM）821和/或高速缓存存储单元822，还可以进一步包括只读存储单元（ROM）823。

存储单元820还可以包括具有一组（至少一个）程序模块825的程序/实用工具824，这样的程序模块825包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线830可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备800也可以与一个或多个外部设备870（例如键盘、指向设备、蓝牙设备等）通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备800交互的设备通信，和/或与使得该电子设备800能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备（例如路由器、调制解调器等等）通信。这种通信可以通过输入/输出（I/O）接口850进行。并且，电子设备800还可以通过网络适配器860与一个或者多个网络（例如局域网（LAN），广域网（WAN）和/或公共网络，例如因特网）通信。如图所示，网络适配器860通过总线830与电子设备800的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备800使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施例可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备（可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等）执行根据本公开实施例的方法。

在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施例中，本公开的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施例的步骤。

参考图9所示，描述了根据本公开的实施例的用于实现上述叶轮模型结构分析方法的程序产品900，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本公开的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网（LAN）或广域网（WAN），连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。

此外，上述附图仅是根据本公开示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施例可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备（可以是个人计算机、服务器、触控终端、或者网络设备等）执行根据本公开实施例的方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施例。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种叶轮模型结构分析方法，其特征在于，包括：

读取待分析叶轮模型对应的初始网格模型数据；

响应于在预提供的分析问题类型列表中的选择操作，确定所述待分析叶轮模型对应的至少一个分析问题类型；

根据所述分析问题类型对所述初始网格模型数据进行初始化处理，确定目标网格模型数据；

基于所述目标网格模型数据对所述待分析叶轮模型进行结构分析求解，得到所述待分析叶轮模型在所述分析问题类型下的结构分析结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标网格模型数据对所述待分析叶轮模型进行结构分析求解，得到所述待分析叶轮模型在所述分析问题类型下的结构分析结果，包括：

根据所述目标网格模型数据构建所述待分析叶轮模型对应的全局刚度矩阵；

对所述全局刚度矩阵施加边界条件，所述边界条件至少包括旋转节点坐标系、耦合节点自由度、载荷、位移自由度；

对施加了所述边界条件的全局刚度矩阵进行分析求解，得到所述待分析叶轮模型在所述分析问题类型下的结构分析结果。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标网格模型数据构建所述待分析叶轮模型对应的全局刚度矩阵，包括：

从所述目标网格模型数据中获取单元刚度矩阵构建参数，所述单元刚度矩阵构建参数包括节点信息、约束信息、载荷信息、重量信息、材料特性信息、环境温度中的至少一项或者多项组合；

基于所述单元刚度矩阵构建参数生成单元刚度矩阵；

通过至少一个所述单元刚度矩阵构建全局刚度矩阵。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，从所述目标网格模型数据中获取单元刚度矩阵构建参数，包括：

对所述目标网格模型数据中各个单元进行编号，得到单元索引；

根据所述单元索引遍历各个所述单元对应的节点，以获取各个所述单元对应的节点参数；

将所述节点参数按照所述单元索引进行打包，得到各个所述单元对应的单元刚度矩阵构建参数。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述目标网格模型数据构建所述待分析叶轮模型对应的全局刚度矩阵，包括：

确定所述待分析叶轮模型的最小循环体；

根据所述目标网格模型数据构建所述最小循环体对应的循环体刚度矩阵；

基于所述循环体刚度矩阵得到所述待分析叶轮模型对应的全局刚度矩阵。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述分析问题类型对所述初始网格模型数据进行初始化处理，确定目标网格模型数据，包括：

基于所述初始网格模型数据构造单元参数矩阵，所述单元参数矩阵包括单元、单元节点、单元约束；

根据所述分析问题类型在所述初始网格模型数据中确定目标变量参数；

通过所述单元参数矩阵和所述目标变量参数构建目标网格模型数据。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若确定在所述初始网格模型数据中未匹配到与所述分析问题类型对应的目标变量参数，则生成报错信息。

8.一种叶轮模型结构分析装置，其特征在于，包括：

叶轮模型数据读取模块，用于读取待分析叶轮模型对应的初始网格模型数据；

分析问题类型选择模块，用于响应于在预提供的分析问题类型列表中的选择操作，确定所述待分析叶轮模型对应的至少一个分析问题类型；

叶轮模型数据初始化模块，用于根据所述分析问题类型对所述初始网格模型数据进行初始化处理，确定目标网格模型数据；

叶轮模型结构分析模块，用于基于所述目标网格模型数据对所述待分析叶轮模型进行结构分析求解，得到所述待分析叶轮模型在所述分析问题类型下的结构分析结果。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；以及

存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的叶轮模型结构分析方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的叶轮模型结构分析方法。

Images