CN116227043B - 一种飞行器数值模拟方法、系统、设备及计算机存储介质 - Google Patents

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CN116227043B CN202310520072.8A CN202310520072A CN116227043B CN 116227043 B CN116227043 B CN 116227043B CN 202310520072 A CN202310520072 A CN 202310520072A CN 116227043 B CN116227043 B CN 116227043B
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Abstract

本申请公开了一种飞行器数值模拟方法、系统、设备及计算机存储介质，对目标飞行器的流体域进行离散，生成目标结构网格文件和对应的目标非结构网格文件；建立目标结构网格文件和目标非结构网格文件中位置坐标相同的网格节点间的映射关系；获取目标结构网格文件中已变形网格节点的节点位置变形信息；基于节点位置变形信息对目标结构网格文件进行节点位置变形，得到变形结构网格文件；基于映射关系，将变形结构网格文件中的网格节点的位置赋予目标非结构网格文件中的对应网格节点，得到变形非结构网格文件，以基于变形非结构网格文件对目标飞行器进行数值模拟。本申请避免了直接对非结构网格文件进行变形引起的误差，网格变形的精度及效率均较高。

Description

一种飞行器数值模拟方法、系统、设备及计算机存储介质
技术领域
本申请涉及飞行器数值模拟技术领域，更具体地说，涉及一种飞行器数值模拟方法、系统、设备及计算机存储介质。
背景技术
在飞行器性能分析和设计分析中，需要采用数值模拟的方法对飞行器结构的稳定性、形变、应力等进行分析，以保证飞行器结构的稳定和可靠。而数值模拟分析需要对飞行器结构和周围流场分别进行网格离散，并各自独立求解，最后通过结构和流场的边界（即耦合面）进行结果交换，最终实现结构和流场的耦合数值模拟分析。
需要指出的是，在数值模拟过程中，飞行器结构受力会产生形变，导致流场域发生改变，从而破坏原有的流场网格。所以，在数值模拟整个过程中，需要根据飞行器结构的变形不断的更新流场的网格，保证飞行器结构性能分析能准确高效的进行。
综上所述，如何对飞行器数值模拟过程中的网格进行精细化的快速变形是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种飞行器数值模拟方法，其能在一定程度上解决如何对飞行器数值模拟过程中的网格进行精细化的快速变形的技术问题。本申请还提供了一种飞行器数值模拟系统、设备及计算机可读存储介质。
为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种飞行器数值模拟方法，包括：
对目标飞行器的流体域进行离散，生成目标结构网格文件和对应的目标非结构网格文件；
建立所述目标结构网格文件和所述目标非结构网格文件中位置坐标相同的网格节点间的映射关系；
获取所述目标结构网格文件中已变形网格节点的节点位置变形信息；
基于所述节点位置变形信息对所述目标结构网格文件进行节点位置变形，得到变形结构网格文件；
基于所述映射关系，将所述变形结构网格文件中的网格节点的位置赋予所述目标非结构网格文件中的对应网格节点，得到变形非结构网格文件，以基于所述变形非结构网格文件对所述目标飞行器进行数值模拟。
优选的，所述获取所述目标结构网格文件中已变形网格节点的节点位置变形信息，包括：
获取所述目标结构网格文件的目标耦合面中已变形网格节点的所述节点位置变形信息。
优选的，所述基于所述节点位置变形信息对所述目标结构网格文件进行节点位置变形，得到变形结构网格文件，包括：
基于贪婪点法在所述目标耦合面中选取出进行节点位置变形的目标插值节点；
基于所述节点位置变形信息对所述目标插值节点进行节点位置变形，得到变形插值节点；
对于所述目标结构网格文件中的每个网格块，基于所述变形插值节点，对所述网格块的目标棱柱节点进行节点位置变形，得到变形棱柱节点，基于所述变形插值节点及所述变形棱柱节点，生成所述网格块变形后的面网格信息，基于所述面网格信息，生成所述网格块变形后的体网格信息；
其中，对所述目标网格节点中的所有网格块进行变形后得到所述变形结构网格文件。
优选的，所述基于贪婪点法在所述目标耦合面中选取出进行节点位置变形的目标插值节点，包括：
选取所述目标耦合面上的目标角点作为进行节点位置变形的候选插值节点；
通过RBF插值算法，基于所述节点位置变形信息及所述候选插值节点计算所述目标耦合面上所有网格节点的位移值；
基于所述节点位置变形信息及所述位移值，计算所述目标耦合面上每个网格节点的位移值误差；
在所述目标耦合面上，将值最大的所述位移值误差对应的网格节点作为待选插值节点；
判断是否结束选取所述目标插值节点，若否，则将所述待选插值节点作为所述候选插值节点，返回执行所述通过RBF插值算法，基于所述节点位置变形信息及所述候选插值节点计算所述目标耦合面上所有网格节点的位移值的步骤，若是，则将所述候选插值节点作为所述目标插值节点。
优选的，所述基于所述节点位置变形信息对所述目标插值节点进行节点位置变形，得到变形插值节点，包括：
通过所述RBF插值算法，基于所述节点位置变形信息对所述目标插值节点进行节点位置变形，得到所述变形插值节点。
优选的，所述RBF插值算法的运算公式包括：
；
其中，表示坐标矢量为的网格节点的位移值；表示插值节点的个数值；表示第个所述插值节点的插值系数；表示奇函数；表示第个所述插值节点的坐标矢量。
优选的，所述生成所述网格块变形后的面网格信息，包括：
通过二维弧长TFI运算公式，生成所述网格块变形后的所述面网格信息；
所述二维弧长TFI运算公式包括：
；
；
；
；
；；
；；
；；
其中，表示坐标矢量为的插值点的变量；、、、、、、、表示对应插值点的已知变量；、表示对应插值点的插值系数；表示坐标轴上插值点的坐标最大值；表示坐标轴上插值点的坐标最大值。
优选的，所述生成所述网格块变形后的体网格信息，包括：
通过三维弧长TFI运算公式，生成所述网格块变形后的所述体网格信息；
所述三维弧长TFI运算公式包括：
；
；
；
；
；
；
；
；
；
；
；
；
其中，表示坐标矢量为的插值点的变量；、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、表示对应插值点的已知变量；、、表示对应插值点的插值系数；表示坐标轴上插值点的坐标最大值；表示坐标轴上插值点的坐标最大值；表示坐标轴上插值点的坐标最大值。
一种飞行器数值模拟系统，包括：
文件生成模块，用于对目标飞行器的流体域进行离散，生成目标结构网格文件和对应的目标非结构网格文件；
映射关系建立模块，用于建立所述目标结构网格文件和所述目标非结构网格文件中位置坐标相同的网格节点间的映射关系；
变形信息获取模块，用于获取所述目标结构网格文件中已变形网格节点的节点位置变形信息；
第一变形模块，用于基于所述节点位置变形信息对所述目标结构网格文件进行节点位置变形，得到变形结构网格文件；
第二变形模块，用于基于所述映射关系，将所述变形结构网格文件中的网格节点的位置赋予所述目标非结构网格文件中的对应网格节点，得到变形非结构网格文件，以基于所述变形非结构网格文件对所述目标飞行器进行数值模拟。
一种飞行器数值模拟设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一所述飞行器数值模拟方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机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执行时实现如上任一所述飞行器数值模拟方法的步骤。
本申请提供的一种飞行器数值模拟方法，对目标飞行器的流体域进行离散，生成目标结构网格文件和对应的目标非结构网格文件；建立目标结构网格文件和目标非结构网格文件中位置坐标相同的网格节点间的映射关系；获取目标结构网格文件中已变形网格节点的节点位置变形信息；基于节点位置变形信息对目标结构网格文件进行节点位置变形，得到变形结构网格文件；基于映射关系，将变形结构网格文件中的网格节点的位置赋予目标非结构网格文件中的对应网格节点，得到变形非结构网格文件，以基于变形非结构网格文件对目标飞行器进行数值模拟。本申请通过确定目标飞行器的流体域的目标结构网格文件和目标非结构网格文件中位置坐标相同的网格节点间的映射关系，并先根据网格文件的节点位置变形信息来对结构网格文件进行节点变形，再通过映射关系将变形结构网格文件中的网格节点的位置赋予目标非结构网格文件中的对应网格节点，得到变形非结构网格文件，避免了直接对非结构网格文件进行变形引起的误差，网格变形的精度及效率均较高。本申请提供的一种飞行器数值模拟系统、设备及计算机可读存储介质也解决了相应技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种飞行器数值模拟方法的第一流程；
图2为本申请实施例提供的一种飞行器数值模拟方法的第二流程图；
图3为二维TFI插值示意图；
图4为三维TFI插值示意图；
图5为结构网格示意图；
图6为非结构网格示意图；
图7为映射关系建立方式示意图；
图8为结构网格耦合面网格示意图；
图9为文件中节点和耦合面节点的映射关系图；
图10为贪婪点法的初始基点集选择示意图；
图11为块1耦合面节点的更新图；
图12为块1面网格生成的流程图；
图13为本申请实施例提供的一种飞行器数值模拟系统的结构示意图；
图14为本申请实施例提供的一种飞行器数值模拟设备的结构示意图；
图15为本申请实施例提供的一种飞行器数值模拟设备的另一结构示意图；
图中，16、17、18、19表示在耦合面中选取的四个角点；1、2、3表示分别在面1的左棱柱、上棱柱和右棱柱上选取的节点，4、12表示分别在面2的上棱柱和下棱柱上选取的节点，5、11表示分别在面3的上棱柱和下棱柱上选取的节点，6、7、10分别表示在面4的上棱柱、右棱柱和下棱柱上选取的节点，13、14、15表示分别在面5的右棱柱、下棱柱和左棱柱上选取的节点，9表示在面2和面3共线的棱柱上选取的节点，8表示在面3和面4共线的棱柱上选取的节点。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在飞行器性能分析和设计分析中，需要采用数值模拟的方法对飞行器结构的稳定性、形变、应力等进行分析，以保证飞行器结构的稳定和可靠。而数值模拟分析需要对飞行器结构和周围流场分别进行网格离散，并各自独立求解，最后通过结构和流场的边界（即耦合面）进行结果交换，最终实现结构和流场的耦合数值模拟分析。
需要指出的是，在数值模拟过程中，飞行器结构受力会产生形变，导致流场域发生改变，从而破坏原有的流场网格。所以，在数值模拟整个过程中，需要根据飞行器结构的变形不断的更新流场的网格，保证飞行器结构性能分析能准确高效的进行。
目前流场计算网格更新主要有两种实现方式：网格重构与网格变形。网格重构是依据新的物面外形和远场网格分布，重构计算区域的流场网格，重构后的流场网格拓扑通常会发生改变。网格变形是不改变原有的网格节点之间的拓扑和连接关系，将物面变形或运动传递到空间计算网格中，通过节点运动得到更新后的流场计算网格。相比于网格变形，网格重构会引入新的离散误差，降低计算结果的精度，且网格重构计算量大、耗时长、难度高。
根据网格的拓扑关系，CFD（Computational Fluid Dynamics）计算网格可以分成两类：结构网格和非结构网格。而网格变形技术，针对不同网格类型有不同的网格变形方法。对于结构网格，基于超限插值(transfinite interpolation, TFI)的代数方法因其出色的效率和良好的变形网格质量被广泛应用于求解多类问题，但是尽管 TFI 方法在很多算例中获得了成功，但该方法仅限于多块结构网格的变形。对于非结构网格，主要有三类网格变形方法：弹簧类推法、偏微分方程求解方法和代数插值方法。Batina最先提出弹簧类推法，该方法中网格节点之间通过一个虚拟的线性弹簧连接，然后通过求解静平衡方程获取体网格节点的位移。偏微分方程法则是由Lӧehner和 Helenbrook提出的，该方法通过求解一个椭圆方程问题控制网格的变形。对于大规模网格或非定常流动问题，弹簧法和偏微分方程法由于需要在每一个时间步或设计变化中迭代求解一组大规模线性方程组，因此时间花费很高。代数插值方法通过一个物面边界点到体网格点的代数插值实现体网格点的运动，包括基于 Delaunay 背景网格映射、基于径向基函数(RBF,Radial Basis Functions)插值等等，但是代数插值方法应用于精细化非结构网格时，易引起网格单元交叉现象，造成计算网格破裂。
也即现有方案均无法对飞行器数值模拟过程中的网格进行精细化的快速变形，而本申请提供的飞行器数值模拟方法可以解决此技术问题。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种飞行器数值模拟方法的第一流程。
本申请实施例提供的一种飞行器数值模拟方法，可以包括以下步骤：
步骤S101：对目标飞行器的流体域进行离散，生成目标结构网格文件和对应的目标非结构网格文件。
实际应用中，可以先按照预设的离散方式对目标飞行器的流体域进行离散来生成目标结构网格文件和对应的目标非结构网格文件，其中，目标结构网格文件指的是保存结构网格中网格节点的相应信息的文件，目标非结构网格文件指的是保存非结构网格中网格节点的相应信息的文件。
需要说明的是，结构网格和非结构网格是根据网格的连接方式和存储方式不同进行区分的，对于二维结构，结构网格给定x，y两个方向的节点数，则节点的位置坐标可以通过均分xy两个方向线段获得。而非结构网格则是按照网格的连接关系进行存储，需要存储每个小单元的节点组成和每个节点的坐标信息。此外，在对目标飞行器的流体域进行离散的过程中，还需给定耦合面信息。
步骤S102：建立目标结构网格文件和目标非结构网格文件中位置坐标相同的网格节点间的映射关系。
实际应用中，在对目标飞行器的流体域进行离散，生成目标结构网格文件和对应的目标非结构网格文件之后，因为由于结构网格和对应的非结构网格的离散方式相同，所以结构网格和非结构网格的节点之间具有一一对应的关系，所以可以通过重复点查找方式查找非结构网格节点和结构网格节点位置坐标相同的点，建立目标结构网格文件和目标非结构网格文件中位置坐标相同的网格节点间的映射关系，以便后续基于该映射关系对非结构网格进行变形。
需要说明的是，映射关系的存储方式可以根据实际需要确定，比如映射关系可以以表1所示形式进行存储等。
表1 映射关系存储示意表
步骤S103：获取目标结构网格文件中已变形网格节点的节点位置变形信息。
实际应用中，在建立目标结构网格文件和目标非结构网格文件中位置坐标相同的网格节点间的映射关系之后，便可以获取目标结构网格文件中已变形网格节点的节点位置变形信息，以便后续基于该节点位置变形信息对非结构网格进行变形。
步骤S104：基于节点位置变形信息对目标结构网格文件进行节点位置变形，得到变形结构网格文件。
步骤S105：基于映射关系，将变形结构网格文件中的网格节点的位置赋予目标非结构网格文件中的对应网格节点，得到变形非结构网格文件，以基于变形非结构网格文件对目标飞行器进行数值模拟。
实际应用中，在获取目标结构网格文件中已变形网格节点的节点位置变形信息之后，可以先基于节点位置变形信息对目标结构网格文件进行节点位置变形，得到变形结构网格文件，也即可以先基于节点位置变形信息对结构网格进行变形，得到变形结构网格；后续再基于映射关系，将变形结构网格文件中的网格节点的位置赋予目标非结构网格文件中的对应网格节点，得到变形非结构网格文件，也即基于映射关系将变形结构网格中的网格节点的位置赋予非结构网格中的对应网格节点，得到变形非结构网格，以基于变形非结构网格对目标飞行器进行数值模拟。
本申请提供的一种飞行器数值模拟方法，对目标飞行器的流体域进行离散，生成目标结构网格文件和对应的目标非结构网格文件；建立目标结构网格文件和目标非结构网格文件中位置坐标相同的网格节点间的映射关系；获取目标结构网格文件中已变形网格节点的节点位置变形信息；基于节点位置变形信息对目标结构网格文件进行节点位置变形，得到变形结构网格文件；基于映射关系，将变形结构网格文件中的网格节点的位置赋予目标非结构网格文件中的对应网格节点，得到变形非结构网格文件，以基于变形非结构网格文件对目标飞行器进行数值模拟。本申请通过确定目标飞行器的流体域的目标结构网格文件和目标非结构网格文件中位置坐标相同的网格节点间的映射关系，并先根据网格文件的节点位置变形信息来对结构网格文件进行节点变形，再通过映射关系将变形结构网格文件中的网格节点的位置赋予目标非结构网格文件中的对应网格节点，得到变形非结构网格文件，避免了直接对非结构网格文件进行变形引起的误差，网格变形的精度及效率均较高。
请参阅图2，图2为本申请实施例提供的一种飞行器数值模拟方法的第二流程。
本申请实施例提供的一种飞行器数值模拟方法，可以包括以下步骤：
步骤S201：对目标飞行器的流体域进行离散，生成目标结构网格文件和对应的目标非结构网格文件。
步骤S202：建立目标结构网格文件和目标非结构网格文件中位置坐标相同的网格节点间的映射关系。
步骤S203：获取目标结构网格文件的目标耦合面中已变形网格节点的节点位置变形信息。
实际应用中，在获取目标结构网格文件中已变形网格节点的节点位置变形信息的过程中，可以获取目标结构网格文件的目标耦合面中已变形网格节点的节点位置变形信息，以便后续以目标耦合面的网格节点变形信息来对非结构网格进行变形。
步骤S204：基于贪婪点法在目标耦合面中选取出进行节点位置变形的目标插值节点。
步骤S205：基于节点位置变形信息对目标插值节点进行节点位置变形，得到变形插值节点。
步骤S206：对于目标结构网格文件中的每个网格块，基于变形插值节点，对网格块的目标棱柱节点进行节点位置变形，得到变形棱柱节点，基于变形插值节点及变形棱柱节点，生成网格块变形后的面网格信息，基于面网格信息，生成网格块变形后的体网格信息；其中，对目标网格节点中的所有网格块进行变形后得到变形结构网格文件。
实际应用中，在基于节点位置变形信息对目标结构网格文件进行节点位置变形，得到变形结构网格文件的过程中，可以基于RBF插值点法来对网格进行变形，此外，考虑到精细化网格耦合面节点数量较大，如果全作为RBF插值的节点，一方面会造成插值矩阵过大，影响求解效率，另一方面，也可能导致插值矩阵的条件数过大，影响求解的稳定性，为避免此问题，本申请采用贪婪法选择部分的耦合面的节点作为最终RBF插值的节点集，也即可以基于贪婪点法在目标耦合面中选取出进行节点位置变形的目标插值节点；基于节点位置变形信息对目标插值节点进行节点位置变形，得到变形插值节点；对于目标结构网格文件中的每个网格块，基于变形插值节点，对网格块的目标棱柱节点进行节点位置变形，得到变形棱柱节点，基于变形插值节点及变形棱柱节点，生成网格块变形后的面网格信息，基于面网格信息，生成网格块变形后的体网格信息；其中，对目标网格节点中的所有网格块进行变形后得到变形结构网格文件。
具体应用场景中，在基于贪婪点法在目标耦合面中选取出进行节点位置变形的目标插值节点的过程中，可以选取目标耦合面上的目标角点作为进行节点位置变形的候选插值节点；通过RBF插值算法，基于节点位置变形信息及候选插值节点计算目标耦合面上所有网格节点的位移值；基于节点位置变形信息及位移值，计算目标耦合面上每个网格节点的位移值误差；在目标耦合面上，将值最大的位移值误差对应的网格节点作为待选插值节点；判断是否结束选取目标插值节点，若否，则将待选插值节点作为候选插值节点，返回执行通过RBF插值算法，基于节点位置变形信息及候选插值节点计算目标耦合面上所有网格节点的位移值的步骤，若是，则将候选插值节点作为目标插值节点。其中，判断是否结束选取目标插值节点的条件可以为判断是否收敛或者已到迭代最大次数等，本申请在此不做具体限定。
具体应用场景中，在基于节点位置变形信息对目标插值节点进行节点位置变形，得到变形插值节点的过程中，可以通过RBF插值算法，基于节点位置变形信息对目标插值节点进行节点位置变形，得到变形插值节点。
具体应用场景中，RBF插值算法的运算公式可以包括：
；
其中，表示坐标矢量为的网格节点的位移值；表示插值节点的个数值；表示第个插值节点的插值系数；表示奇函数；表示第个插值节点的坐标矢量。
具体应用场景中，在生成网格块变形后的面网格信息的过程中，可以通过二维弧长TFI运算公式，生成网格块变形后的面网格信息；其中，二维TFI插值示意图可以如图3所示，二维弧长TFI运算公式包括：
；
；
；
；
；；
；；
；；
其中，表示坐标矢量为的插值点的变量；、、、、、、、表示对应插值点的已知变量；、表示对应插值点的插值系数；表示坐标轴上插值点的坐标最大值；表示坐标轴上插值点的坐标最大值。
具体应用场景中，在生成网格块变形后的体网格信息的过程中，可以通过三维弧长TFI运算公式，生成网格块变形后的体网格信息；其中，三维TFI插值示意图可以如图4所示，三维弧长TFI运算公式包括：
；
；
；
；
；
；
；
；
；
；
；
；
其中，表示坐标矢量为的插值点的变量；、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、表示对应插值点的已知变量；、、表示对应插值点的插值系数；表示坐标轴上插值点的坐标最大值；表示坐标轴上插值点的坐标最大值；表示坐标轴上插值点的坐标最大值。
步骤S207：基于映射关系，将变形结构网格文件中的网格节点的位置赋予目标非结构网格文件中的对应网格节点，得到变形非结构网格文件，以基于变形非结构网格文件对目标飞行器进行数值模拟。
由本实施例可知，本申请提出的飞行器数值模拟方法通过重复点快速搜索技术建立了非结构网格与结构网格之间的映射关系，将非结构网格的变形转化为对应结构网格的变形，并采用RBF_TFI方法实现了网格变形，避免了精细化非结构网格变形过程中由于插值误差出现的导致的网格破裂。除此之外，由于本申请提出的非结构网格变形方法仅仅需要在对应结构网格的棱柱节点上进行插值，极大的减小了插值点的数量，所以在网格变形的效率上也具有明显的优势。
为便于理解本申请提供的飞行器数值模拟方案，现结合具体实施例来对本申请方案进行描述，其过程包括：
第（1）步：对目标飞行器的流体域进行离散，生成目标结构网格文件和对应的目标非结构网格文件；
第（2）步：从目标结构网格文件中读入结构网格的信息，如图5所示，该结构网格信息包括2个块、2个块之间的连接关系和每个块i、j、k三个方向各有2个节点；
第（3）步：从目标非结构网格文件中读入非结构网格节点和拓扑关系等信息，如图6所示，该非结构网格的信息包括16个体单元的拓扑信息和对应节点位置坐标；
第（4）步：通过搜索算法建立结构网格节点和非结构网格节点之间的映射关系，如图7所示，通过搜索比较发现，结构网格的节点1的位置坐标和非结构网格节点4的位置坐标相同，那么就建立1-4的映射关系，以此类推，建立所有结构网格节点和非结构网格节点之间的映射关系。
第（5）步：提取结构网格耦合面网格的节点，如图8所示，表示图5中结构网格的耦合面，需要提取出耦合面所有节点的编号和位置坐标，并存储在一个向量中；
第（6）步：从文件中读取耦合面节点变形前和变形后的位置坐标；
第（7）步：比较文件中读入的节点的变形前位置坐标和耦合面节点的位置坐标，如果两者相等，则建立读入节点和耦合面节点的对应关系，并将变形后该节点的位置坐标赋予对应的耦合面节点；如图9所示，文件中节点1变形前的位置坐标与耦合面节点5的位置坐标相同，则将文件中节点1变形后的位置赋予节点5；以此类推，完成所有耦合面节点变形后坐标位置的存储；
第（8）步：采用贪婪点法选取耦合面RBF插值的基点集；如图10所示，先选取耦合面中的四个角点16、17、18、19为初始基点集，然后采用RBF插值计算耦合面其他所有节点的值，选出误差最大的节点，添加到插值基点集里形成新的基点集，以此循环，直到满足误差条件或者达到基点集允许的最大规模；
第（9）步：更新耦合面节点的位置坐标，利用耦合面节点存储的该点变形后的位置坐标更新节点位置，实现耦合面的精准变形，并标记这些耦合面已经更新过位置的节点；如图11所示，其中，黑色实心圆表示该点被标记，先更新块1的耦合面，并标记这些点，再以此类推，更新块2的耦合面，并标记块2的耦合面节点；
第（10）步：利用所选基点集，采用RBF插值更新块上所有面的棱柱上节点的位置并标记这些节点，然后利用棱柱上的节点采用TFI方法生成面网格；如图12所示，其中1-15为相应面的棱柱上的节点的标记，先更新块1的面1的所有棱柱上的节点（如果该点已经被标记，则可以不更新该点的位置坐标），并标记这些已经更新的节点，再采用TFI方法生成面1的网格，以此类推生成，更新面2-5的所有棱柱的节点位置并生成所有面的网格；
第（11）步：根据已经生成的6个面的面网格，采用TFI方法生成块的体网格；
第（12）步：采用上述步骤中的10-11步，更新所有块的体网格。
第（13）步：生成变形后所有结构网格节点位置坐标信息。
第（14）步：根据步骤4建立的结构网格和非结构网格节点之间的映射关系，将结构网格节点的坐标位置赋予对应的非结构网格节点；
第（15）步：非结构网格的网格变形结束。
请参阅图13，图13为本申请实施例提供的一种飞行器数值模拟系统的结构示意图。
本申请实施例提供的一种飞行器数值模拟系统，可以包括：
文件生成模块101，用于对目标飞行器的流体域进行离散，生成目标结构网格文件和对应的目标非结构网格文件；
映射关系建立模块102，用于建立目标结构网格文件和目标非结构网格文件中位置坐标相同的网格节点间的映射关系；
变形信息获取模块103，用于获取目标结构网格文件中已变形网格节点的节点位置变形信息；
第一变形模块104，用于基于节点位置变形信息对目标结构网格文件进行节点位置变形，得到变形结构网格文件；
第二变形模块105，用于基于映射关系，将变形结构网格文件中的网格节点的位置赋予目标非结构网格文件中的对应网格节点，得到变形非结构网格文件，以基于变形非结构网格文件对目标飞行器进行数值模拟。
本申请实施例提供的一种飞行器数值模拟系统中各个模块的描述可以参阅上述实施例，在此不再赘述。
本申请还提供了一种飞行器数值模拟设备及计算机可读存储介质，其均具有本申请实施例提供的一种飞行器数值模拟方法具有的对应效果。请参阅图14，图14为本申请实施例提供的一种飞行器数值模拟设备的结构示意图。
本申请实施例提供的一种飞行器数值模拟设备，包括存储器201和处理器202，存储器201中存储有计算机程序，处理器202执行计算机程序时实现如上任一实施例所描述飞行器数值模拟方法的步骤。
请参阅图15，本申请实施例提供的另一种飞行器数值模拟设备中还可以包括：与处理器202连接的输入端口203，用于传输外界输入的命令至处理器202；与处理器202连接的显示单元204，用于显示处理器202的处理结果至外界；与处理器202连接的通信模块205，用于实现飞行器数值模拟设备与外界的通信。显示单元204可以为显示面板、激光扫描使显示器等；通信模块205所采用的通信方式包括但不局限于移动高清链接技术（HML）、通用串行总线（USB）、高清多媒体接口（HDMI）、无线连接：无线保真技术（WiFi）、蓝牙通信技术、低功耗蓝牙通信技术、基于IEEE802.11s的通信技术。
本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上任一实施例所描述飞行器数值模拟方法的步骤。
本申请所涉及的计算机可读存储介质包括随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质。
本申请实施例提供的飞行器数值模拟系统、设备及计算机可读存储介质中相关部分的说明请参见本申请实施例提供的飞行器数值模拟方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
还需要说明的是，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。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种飞行器数值模拟方法，其特征在于，包括：
对目标飞行器的流体域进行离散，生成目标结构网格文件和对应的目标非结构网格文件；结构网格和非结构网格根据网格的连接方式和存储方式不同进行区分，对于二维结构，所述结构网格给定x，y两个方向的节点数，且节点的位置坐标通过均分xy两个方向线段获得；所述非结构网格按照网格的连接关系存储每个小单元的节点组成和每个节点的坐标信息；
建立所述目标结构网格文件和所述目标非结构网格文件中位置坐标相同的网格节点间的映射关系；
获取所述目标结构网格文件的目标耦合面中已变形网格节点的节点位置变形信息；
选取所述目标耦合面上的目标角点作为进行节点位置变形的候选插值节点；
通过RBF插值算法，基于所述节点位置变形信息及所述候选插值节点计算所述目标耦合面上所有网格节点的位移值；
基于所述节点位置变形信息及所述位移值，计算所述目标耦合面上每个网格节点的位移值误差；
在所述目标耦合面上，将值最大的所述位移值误差对应的网格节点作为待选插值节点；
判断是否结束选取目标插值节点，若否，则将所述待选插值节点作为所述候选插值节点，返回执行所述通过RBF插值算法，基于所述节点位置变形信息及所述候选插值节点计算所述目标耦合面上所有网格节点的位移值的步骤，若是，则将所述候选插值节点作为目标插值节点；
通过所述RBF插值算法，基于所述节点位置变形信息对所述目标插值节点进行节点位置变形，得到变形插值节点；
对于所述目标结构网格文件中的每个网格块，基于所述变形插值节点，对所述网格块的目标棱柱节点进行节点位置变形，得到变形棱柱节点，基于所述变形插值节点及所述变形棱柱节点，生成所述网格块变形后的面网格信息，基于所述面网格信息，生成所述网格块变形后的体网格信息；其中，对目标网格节点中的所有网格块进行变形后得到变形结构网格文件；
基于所述映射关系，将所述变形结构网格文件中的网格节点的位置赋予所述目标非结构网格文件中的对应网格节点，得到变形非结构网格文件，以基于所述变形非结构网格文件对所述目标飞行器进行数值模拟。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述RBF插值算法的运算公式包括：
其中，d(x)表示坐标矢量为x的网格节点的位移值；N表示插值节点的个数值；αi表示第i个所述插值节点的插值系数；表示奇函数；xi表示第i个所述插值节点的坐标矢量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生成所述网格块变形后的面网格信息，包括：
通过二维弧长TFI运算公式，生成所述网格块变形后的所述面网格信息；
所述二维弧长TFI运算公式包括：
Δxij＝U1+V1-U1V1；
U1＝(1-αi，j)Δx1，j+αi，jΔximax，j；
V1＝(1-βi，j)Δxi，1+βi，jΔxi，jmax；
U1V1＝(1-αi，j)(1-βi，j)Δx1，1+αi，j(1-βi，j)Δximax，1+(1-αi，j)βi，jΔx1，jmax+αi，jβijΔximax，jmax；
α1，j＝0；αi，1＝0；
i＝1，2，……，imax；j＝1，2，……，jmax；
其中，Δxij表示坐标矢量为xij的插值点的变量；Δx1，j、Δximax，j、Δxi，1、Δxi，jmax、Δx1，1、Δximax，1、Δx1，jmax、Δximax，jmax表示对应插值点的已知变量；αi，j、βi，j表示对应插值点的插值系数；imax表示i坐标轴上插值点的坐标最大值；jmax表示j坐标轴上插值点的坐标最大值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述生成所述网格块变形后的体网格信息，包括：
通过三维弧长TFI运算公式，生成所述网格块变形后的所述体网格信息；
所述三维弧长TFI运算公式包括：
Δxi，j，k＝U2+V2+W-U2V2-V2W-U2W+U2V2W；
U2＝(1-αi，j，k)Δx1，j，k+αi，j，kΔximax，j，k；
V2＝(1-βi，j，k)Δxi，1，k+βi，j，kΔxi，jmax，k；
W＝(1-γi，j，k)Δxi，j，1+γi，j，kΔxi，j，kmax；
U2V2＝(1-αi，j，k)(1-βi，j，k)Δx1，1，k+αi，j，k(1-βi，j，k)Δximax，1，k+(1-αi，j，k)βi，j，kΔx1，jmax，k+αi，j，kβi，j，kΔximax，jamx，k；
V2W2＝(1-γi，j ，k)(1-βi，j，k)Δxi，1，1+βi，j，k(1-γi，j，k)Δxi，jmax，1+(1-βi，j，k)γi，j，kΔxi，1，kmax+γi，j，kβi，j，kΔxi，jmax，kmax；
U2W＝(1-αi，j，k)(1-γi，j，k)Δx1，j，1+αi，j，k(1-γi，j，k)Δximax，j，1+(1-αi，j，k)γi，j，kΔx1，j，kmax+αi，j，kγi，j，kΔximax，j，kmax；
U2V2W＝(1-αi，j，k)(1-βi，j，k)(1-γi，j，k)Δx1，1，1+αi，j，k(1-βi，j，k)(1-γi，j，k)Δximax，1，1+(1-αi，j，k)βi，j，k(1-γi，j，k)Δx1，jmax，1+(1-αi，j，k)(1-βi，j，k)γi，j，kΔx1，1，kmax+αi，j，kβi，j，k(1-γi，j，k)Δximax，jmax，1+αi，j，k(1-βi，j，k)γi，j，kΔximax，1，kmax+(1-αi，j，k)βi，j，kγi，j，kΔx1，jmax，kmax+αi，j，kβi，j，kγi，j，kΔximax，jmax，kmax;
α1，j，k＝0，βi，1，k＝0，γi，j，1＝0；
其中，Δxi，j，k表示坐标矢量为xi，j，k的插值点的变量；Δx1，j，k、Δximax，j，k、Δxi，1，k、Δxi，jmax，k、Δxi，j，1、Δxi，j，kmax、Δx1，1，k、Δximax，1，k、Δx1，jmax，k、Δximax，jamx，k、Δxi，1，1、Δxi，jmax，1、Δxi，1，kmax、Δxi，jmax，kmax、Δx1，j，1、Δximax，j，1、Δx1，，j，kmax、Δximax，j，kmax、Δx1，1，1、Δximax，1，1、Δx1，jmax，1、Δx1，1，kmax、Δximax，jmax，1、Δximax，1，kmax、Δx1，jmax，kmax、Δximax，jmax，kmax表示对应插值点的已知变量；αi，j，k、βi，j，k、γi，j，k表示对应插值点的插值系数；imax表示i坐标轴上插值点的坐标最大值；jmax表示j坐标轴上插值点的坐标最大值；kmax表示k坐标轴上插值点的坐标最大值。
5.一种飞行器数值模拟系统，其特征在于，包括：
文件生成模块，用于对目标飞行器的流体域进行离散，生成目标结构网格文件和对应的目标非结构网格文件；结构网格和非结构网格根据网格的连接方式和存储方式不同进行区分，对于二维结构，所述结构网格给定x，y两个方向的节点数，且节点的位置坐标通过均分xy两个方向线段获得；所述非结构网格按照网格的连接关系存储每个小单元的节点组成和每个节点的坐标信息；
映射关系建立模块，用于建立所述目标结构网格文件和所述目标非结构网格文件中位置坐标相同的网格节点间的映射关系；
变形信息获取模块，用于获取所述目标结构网格文件的目标耦合面中已变形网格节点的节点位置变形信息；
第一变形模块，用于选取所述目标耦合面上的目标角点作为进行节点位置变形的候选插值节点；通过RBF插值算法，基于所述节点位置变形信息及所述候选插值节点计算所述目标耦合面上所有网格节点的位移值；基于所述节点位置变形信息及所述位移值，计算所述目标耦合面上每个网格节点的位移值误差；在所述目标耦合面上，将值最大的所述位移值误差对应的网格节点作为待选插值节点；判断是否结束选取目标插值节点，若否，则将所述待选插值节点作为所述候选插值节点，返回执行所述通过RBF插值算法，基于所述节点位置变形信息及所述候选插值节点计算所述目标耦合面上所有网格节点的位移值的步骤，若是，则将所述候选插值节点作为目标插值节点；通过所述RBF插值算法，基于所述节点位置变形信息对所述目标插值节点进行节点位置变形，得到变形插值节点；对于所述目标结构网格文件中的每个网格块，基于所述变形插值节点，对所述网格块的目标棱柱节点进行节点位置变形，得到变形棱柱节点，基于所述变形插值节点及所述变形棱柱节点，生成所述网格块变形后的面网格信息，基于所述面网格信息，生成所述网格块变形后的体网格信息；其中，对目标网格节点中的所有网格块进行变形后得到变形结构网格文件；
第二变形模块，用于基于所述映射关系，将所述变形结构网格文件中的网格节点的位置赋予所述目标非结构网格文件中的对应网格节点，得到变形非结构网格文件，以基于所述变形非结构网格文件对所述目标飞行器进行数值模拟。
6.一种飞行器数值模拟设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述飞行器数值模拟方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机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执行时实现如权利要求1至4任一项所述飞行器数值模拟方法的步骤。
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