CN116882117B - 一种各向异性的附面层网格优化方法、装置、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种各向异性的附面层网格优化方法、装置、设备及介质，涉及计算流体力学的网格生成技术领域，包括：利用空间网格数据结构建立各向异性的附面层网格中离散的各向异性的三棱柱单元的拓扑关系；以确定出的满足预设角度条件的附面层网格的目标顶层网格单元为起点进行纵向查找，直至查找出满足预设操作条件的目标首单元；根据目标首单元及邻接关系查找出满足预设操作条件的目标三棱柱单元，并对基于目标三棱柱单元查找出的待操作的三棱柱串进行拓扑合并，并对合并后新单元进行拓扑拆分得到满足数值计算时最小角度条件和单元类型条件的拆分后的新单元。本申请在保持原有规定参数的情况下，解决各向异性附面层网格单元角度过小的问题。

Description

一种各向异性的附面层网格优化方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及计算流体力学的网格生成技术领域，特别涉及一种各向异性的附面层网格优化方法、装置、设备及介质。

背景技术

附面层是流体运动中贴近物面的薄层，其厚度与物体特征尺寸的比值为一个极小量，通常小于千分之一。如果采用各向同性的四面体网格，则生成的附面层网格数量巨大，严重增加计算代价，耗费大量时间和人力，尤其是对于飞行器这种精度要求高的复杂模型，这样巨大的计算代价在工程上难以接受的。为此，针对飞行器的网格生成，通常采用混合网格策略，即在附面层中生成高质量的半结构化的三棱柱网格单元，而在远场区域生成各向同性的非结构四面体网格单元，采用混合网格策略时，无论是先生成附面层区域再生成远场四面体区域方法，还是先生成远场四面体区域再生成附面层区域的方法，因混合网格策略兼具了结构网格与非结构网格的优点，是目前最常用的方法，各向异性的三棱柱网格单元可以用尽可能少的单元达到捕捉层内粘性流动的特性。并且，高质量的附面层和空间网格是飞行器进行流体动力计算获得精确结果的基础。但是，当前的一些商业软件以及附面层生成方法，例如前沿推进法、体调和法和构造法等，由各向异性的表面网格生成的附面层网格会存在角度极小的单元，这是无法避免的情况，所以需要对附面层网格进行优化，当前附面层网格优化方法主要分为两种，一种是在附面层网格生成的过程中进行优化，如推进法向量的优化、推进步长自适应调整、无效单元检测和修正等方法；另一种是在附面层网格生成后进行二次修形优化，如拉普拉斯优化等方法，但无论是上述的何种优化方法都无法保证在原有附面层规定的首层高度、增长率和高度参数不被破坏的情况下，从根本上解决各向异性附面层网格单元角度过小的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种各向异性的附面层网格优化方法、装置、设备及介质，能够在保持原有规定参数的情况下，解决各向异性附面层网格单元角度过小的问题。其具体方案如下：

第一方面，本申请公开了一种各向异性的附面层网格优化方法，包括：

利用空间网格数据结构建立各向异性的附面层网格中离散的各向异性的三棱柱单元的拓扑关系；所述附面层为高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层，并且所述附面层网格为对所述附面层进行区域离散化得到由所述离散的各向异性的三棱柱单元构成的各向异性的附面层网格；

确定满足预设角度条件的所述各向异性的附面层网格的目标顶层网格单元，并以所述目标顶层网格单元为起点进行纵向查找，直至查找出满足预设操作条件的三棱柱单元得到目标首单元；

根据所述目标首单元及其与其他网格单元之间的邻接关系查找出满足所述预设操作条件的目标三棱柱单元，并基于所述目标三棱柱单元查找出对应的待操作的三棱柱串；所述三棱柱串为由多个三棱柱单元纵向堆叠构成的三棱柱结构；

对所述待操作的三棱柱串进行拓扑合并得到合并后新单元，并对所述合并后新单元进行拓扑拆分得到满足数值计算时最小角度条件和单元类型条件的拆分后的新单元。

可选的，利用空间网格数据结构建立各向异性的附面层网格中离散的各向异性的三棱柱单元的拓扑关系之后，还包括：

在所述拓扑关系的基础上，计算所述各向异性的附面层网格单元的边长，并基于所述边长计算出单元纵横比和面纵横比；

相应的，所述确定满足预设角度条件的所述各向异性的附面层网格的目标顶层网格单元，包括：

基于所述单元纵横比和所述面纵横比确定满足预设角度条件的所述各向异性的附面层网格的目标顶层网格单元。

可选的，所述基于所述目标三棱柱单元查找出对应的待操作的三棱柱串，包括：

确定所述目标三棱柱单元所在的三棱柱串；

确定所有所述三棱柱串的高度，并从所有所述高度中筛选出最低高度；

基于所述最低高度对所有所述三棱柱串进行同高度处理得到待操作的三棱柱串。

可选的，所述根据所述目标首单元及其与其他网格单元之间的邻接关系查找出满足所述预设操作条件的目标三棱柱单元，包括：

根据所述目标首单元及其与其他网格单元之间的邻接关系查找出满足所述预设操作条件的预设数量的目标三棱柱单元；

相应的，所述基于所述目标三棱柱单元查找出对应的待操作的三棱柱串，包括：

基于所述预设数量的所述目标三棱柱单元查找与所述目标三棱柱单元对应的所述预设数量的待操作的三棱柱串。

可选的，所述对所述待操作的三棱柱串进行拓扑合并得到合并后新单元，包括：

对所述待操作的三棱柱串执行两两拓扑合并操作得到由多个八面体单元纵向堆叠组成的八面体串；

对所述八面体串执行所述两两拓扑合并操作得到由多个十四面体单元纵向堆叠组成的十四面体串；

确定所述十四面体串的公共面和目标边，并将所述十四面体串的所述公共面和所述目标边分别进行拓扑合并得到相应的主关节及其以上网格单元和 辅关节及其以上网格单元；所述主关节为对所述各向异性的附面层网格执行拓扑优化操作的主要操作单元，所述辅关节为对所述各向异性的附面层网格执行拓扑优化操作的所述主关节的辅助单元。

可选的，所述对所述合并后新单元进行拓扑拆分得到满足数值计算时最小角度条件和单元类型条件的拆分后的新单元，包括：

按照预设拆分方式对所述主关节、位于所述主关节之上的所述第一目标网格单元、所述辅关节、位于所述辅关节之上的所述第二目标网格单元分别对应的面进行拓扑拆分；

将所述主关节拓扑拆分为满足数值计算时最小角度条件的金字塔单元和四面体单元，并将所述辅关节拓扑拆分为满足所述数值计算时最小角度条件的所述金字塔单元、所述四面体单元以及三棱柱单元；

将所述第一目标网格单元和所述第二目标网格单元拓扑拆分为满足所述数值计算时最小角度条件的所述三棱柱单元。

可选的，所述预设拆分方式包括将一个面拓扑拆分为三个面的方式和将一个面拓扑拆分为两个面的方式。

第二方面，本申请公开了一种各向异性的附面层网格优化装置，包括：

拓扑关系建立模块，用于利用空间网格数据结构建立各向异性的附面层网格中离散的各向异性的三棱柱单元的拓扑关系；所述附面层为高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层，并且所述附面层网格为进行区域离散化得到由所述离散的各向异性的三棱柱单元构成的各向异性的附面层网格；

信息确定模块，用于基于所述拓扑关系确定所述各向异性的附面层网格的目标信息；

首单元查找模块，用于确定满足预设角度条件的所述各向异性的附面层网格的目标顶层网格单元，并以所述目标顶层网格单元为起点进行纵向查找，直至查找出满足预设操作条件的三棱柱单元得到目标首单元；

三棱柱串查找模块，用于根据所述目标首单元及其与其他网格单元之间的邻接关系查找出满足所述预设操作条件的目标三棱柱单元，并基于所述目标三棱柱单元查找出对应的待操作的三棱柱串；所述三棱柱串为由多个三棱柱单元纵向堆叠构成的三棱柱结构；

拓扑合并模块，用于对所述待操作的三棱柱串进行拓扑合并得到合并后新单元；

拓扑拆分模块，用于对所述合并后新单元进行拓扑拆分得到满足数值计算时最小角度条件和单元类型条件的拆分后的新单元。

第三方面，本申请公开了一种电子设备，包括：

存储器，用于保存计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述公开的各向异性的附面层网格优化方法的步骤。

第四方面，本申请公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的各向异性的附面层网格优化方法的步骤。

可见，本申请提供了一种各向异性的附面层网格优化方法，包括：利用空间网格数据结构建立各向异性的附面层网格中离散的各向异性的三棱柱单元的拓扑关系；所述附面层为高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层，并且所述附面层网格为对所述附面层进行区域离散化得到由所述离散的各向异性的三棱柱单元构成的各向异性的附面层网格；确定满足预设角度条件的所述各向异性的附面层网格的目标顶层网格单元，并以所述目标顶层网格单元为起点进行纵向查找，直至查找出满足预设操作条件的三棱柱单元得到目标首单元；根据所述目标首单元及其与其他网格单元之间的邻接关系查找出满足所述预设操作条件的目标三棱柱单元，并基于所述目标三棱柱单元查找出对应的待操作的三棱柱串；所述三棱柱串为由多个三棱柱单元纵向堆叠构成的三棱柱结构；对所述待操作的三棱柱串进行拓扑合并得到合并后新单元，并对所述合并后新单元进行拓扑拆分得到满足数值计算时最小角度条件和单元类型条件的拆分后的新单元。由此可知，本申请基于拓扑操作的思想，对原有的各向异性三棱柱网格单元进行一系列的拓扑合并与拓扑拆分操作，即对查找出的待操作的三棱柱串进行拓扑合并后，再对合并后新单元进行拓扑拆分，能够在保持原有规定参数的情况下，解决各向异性附面层网格单元角度过小的问题，从而显著提高了各向异性附面层网格和空间网格的质量，进而满足数值计算的需求，并能够提高计算效率。

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为本申请公开的一种各向异性的附面层网格优化方法流程图；

图2为本申请公开的一种优化前的各向异性附面层网格示意图；

图3为本申请公开的一种各向异性的附面层网格局部优化前后结果对比示意图；

图4为本申请公开的一种优化后的各向异性的附面层网格示意图；

图5为本申请公开的一种各向异性的附面层网格优化装置结构示意图；

图6为本申请公开的一种电子设备结构图。

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，都属于本发明保护的范围。

当前，一些商业软件以及附面层生成方法，例如前沿推进法、体调和法和构造法等，由各向异性的表面网格生成的附面层网格会存在角度极小的单元，这是无法避免的情况，所以需要对附面层网格进行优化，但是无论是当前附面层网格优化方法中的何种优化方法都无法保证在原有附面层规定的首层高度、增长率和高度参数不被破坏的情况下，从根本上解决各向异性附面层网格单元角度过小的问题。为此，本申请提供了一种各向异性的附面层网格优化方案，能够在保持原有规定参数的情况下，解决各向异性附面层网格单元角度过小的问题。

本发明实施例公开了一种各向异性的附面层网格优化方法，参见图1所示，该方法包括：

步骤S11：利用空间网格数据结构建立各向异性的附面层网格中离散的各向异性的三棱柱单元的拓扑关系；所述附面层为高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层，并且所述附面层网格为对所述附面层进行区域离散化得到由所述离散的各向异性的三棱柱单元构成的各向异性的附面层网格。

需要指出的是，附面层网格和空间网格的生成是计算流体力学中的重要组成部分，附面层为高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层，并且所述附面层网格为对所述附面层进行区域离散化得到由所述离散的各向异性的三棱柱单元构成的各向异性的附面层网格。并且，各向异性的单元表示纵横比大于1的单元，所以所述各向异性的三棱柱单元表示纵横比大于1的三棱柱单元。

本实施例中，利用空间结构数据构建离散的各向异性的三棱柱单元的拓扑关系，并且后续相关步骤都在此拓扑关系上进行操作。

步骤S12：确定满足预设角度条件的所述各向异性的附面层网格的目标顶层网格单元，并以所述目标顶层网格单元为起点进行纵向查找，直至查找出满足预设操作条件的三棱柱单元得到目标首单元。

本实施例中，构建出拓扑关系之后，开始查找角度过小的单元，即首先查找各向异性的附面层网格的顶层网格单元，并确定该顶层网格单元的角度，判断该角度是否满足预设角度条件，例如，判断该角度是否小于预设角度阈值，若小于，则判定该顶层网格单元为满足预设角度条件的所述各向异性的附面层网格的目标顶层网格单元，若不小于，则继续查找，直至确定出满足预设角度条件的所述各向异性的附面层网格的目标顶层网格单元。具体的，在所述拓扑关系的基础上，计算所述各向异性的附面层网格单元的边长，并基于所述边长计算出单元纵横比和面纵横比；基于所述单元纵横比和所述面纵横比确定满足预设角度条件的所述各向异性的附面层网格的目标顶层网格单元。

本实施例中，确定出满足预设角度条件的所述各向异性的附面层网格的目标顶层网格单元之后，以所述目标顶层网格单元为起点进行纵向查找，即向下查找，直至查找出满足预设操作条件的三棱柱单元得到目标首单元。可以理解的是，从所述目标顶层网格单元出发向下查找，查找出主关节的首单元，所述主关节为对所述各向异性的附面层网格执行拓扑优化操作的主要操作单元，然后确定该首单元是否满足预设操作条件，具体的，判断该首单元是否为未被操作过的三棱柱单元，若该首单元为未被操作过的三棱柱单元，则判定该首单元为满足预设操作条件的目标首单元，并对该目标首单元进行标记保存，若该首单元为被操作过的三棱柱单元，则重新执行查找主关节的首单元的步骤，直至查找到满足预设操作条件的目标首单元。

步骤S13：根据所述目标首单元及其与其他网格单元之间的邻接关系查找出满足所述预设操作条件的目标三棱柱单元，并基于所述目标三棱柱单元查找出对应的待操作的三棱柱串；所述三棱柱串为由多个三棱柱单元纵向堆叠构成的三棱柱结构。

本实施例中，查找到满足预设操作条件的目标首单元之后，根据所述目标首单元及其与其他网格单元之间的邻接关系查找出满足所述预设操作条件的目标三棱柱单元，进而基于所述目标三棱柱单元查找出对应的待操作的三棱柱串，具体的，根据所述目标首单元及其与其他网格单元之间的邻接关系查找出满足所述预设操作条件的预设数量的目标三棱柱单元，并基于所述预设数量的所述目标三棱柱单元查找与所述目标三棱柱单元对应的所述预设数量的待操作的三棱柱串。可以理解的是，预设数量的目标三棱柱单元都为未被操作过的三棱柱单元，并且查找出的预设数量的满足预设操作条件的目标三棱柱单元为组成主关节和辅关节的单元，组成关节的三棱柱单元中不允许存在已经操作过的单元，所述辅关节为对所述各向异性的附面层网格执行拓扑优化操作的所述主关节的辅助单元，并且还根据预设数量的目标三棱柱单元查找预设数量的待操作的三棱柱串。也就是说，目标三棱柱单元的数量对应待操作的三棱柱串的数量。例如，查找满足预设操作条件的12个目标三棱柱单元，该12个目标三棱柱单元为组成所述主关节和所述辅关节的单元，然后再基于这12个目标三棱柱单元查找到12串待操作的三棱柱串。

本实施例中，所述基于所述目标三棱柱单元查找出对应的待操作的三棱柱串，具体可以包括：确定所述目标三棱柱单元所在的三棱柱串；确定所有所述三棱柱串的高度，并从所有所述高度中筛选出最低高度；基于所述最低高度对所有所述三棱柱串进行同高度处理得到待操作的三棱柱串。可以理解的是，每个目标三棱柱单元所在的三棱柱串的高度不一，为了方便后续的计算，根据所有目标三棱柱串中的最低高度对所有目标三棱柱串进行同高度处理，得到待操作的三棱柱串。

步骤S14：对所述待操作的三棱柱串进行拓扑合并得到合并后新单元，并对所述合并后新单元进行拓扑拆分得到满足数值计算时最小角度条件和单元类型条件的拆分后的新单元。

本实施中，查找到待操作的三棱柱串之后，对所有的待操作的三棱柱串进行一系列的拓扑合并操作，即对所述待操作的三棱柱串进行拓扑合并得到合并后新单元。具体的，对所述待操作的三棱柱串执行两两拓扑合并操作得到由多个八面体单元纵向堆叠组成的八面体串；对所述八面体串执行所述两两拓扑合并操作得到由多个十四面体单元纵向堆叠组成的十四面体串；确定所述十四面体串的公共面和目标边，并将所述十四面体串的所述公共面和所述目标边分别进行拓扑合并得到相应的主关节、位于所述主关节之上的第一目标网格单元、辅关节以及位于所述辅关节之上的第二目标网格单元；所述主关节为对所述各向异性的附面层网格执行拓扑优化操作的主要操作单元，所述辅关节为对所述各向异性的附面层网格执行拓扑优化操作的所述主关节的辅助单元。

本实施例中，完成对待操作的三棱柱串进行拓扑合并得到相应的主关节、位于所述主关节之上的第一目标网格单元、辅关节以及位于所述辅关节之上的第二目标网格单元之后，对主关节、位于所述主关节之上的第一目标网格单元、辅关节以及位于所述辅关节之上的第二目标网格单元进行一系列的拓扑拆分操作，即对所述合并后新单元进行拓扑拆分得到满足数值计算时最小角度条件和单元类型条件的拆分后的新单元。具体的，按照预设拆分方式对所述主关节、位于所述主关节之上的所述第一目标网格单元、所述辅关节、位于所述辅关节之上的所述第二目标网格单元分别对应的面进行拓扑拆分；将所述主关节拓扑拆分为满足数值计算时最小角度条件的金字塔单元和四面体单元，并将所述辅关节拓扑拆分为满足所述数值计算时最小角度条件的所述金字塔单元、所述四面体单元以及三棱柱单元；将所述第一目标网格单元和所述第二目标网格单元拓扑拆分为满足所述数值计算时最小角度条件的所述三棱柱单元。可以理解的是，所述预设拆分方式包括将一个面拓扑拆分为三个面的方式和将一个面拓扑拆分为两个面的方式，也就是说，根据一个面拓扑拆分为三个面的方式和一个面拓扑拆分为两个面的方式将所述主关节、位于所述主关节之上的所述第一目标网格单元、所述辅关节、位于所述辅关节之上的所述第二目标网格单元分别对应的面进行拓扑拆分。例如，对图2所示的原各向异性附面层网格进行一系列的拓扑合并与拓扑拆分操作，从而得到更加合理的空间网格生成的初始表面，并且各向异性的附面层网格拓扑优化前后的对比，参见图3所示，所述图3中的左图表示原各向异性附面层局部网格图，右图表示拓扑优化后的局部结果图，又如图4所示，对各向异性附面层网格进行优化使附面层网格到空间网格过渡更加均匀，能够显著提高各向异性附面层网格和将要生成的空间四面体网格的质量。

本实施例中，完成对待操作的三棱柱串的一系列拓扑合并操作且完成对合并后新单元的一系列拓扑拆分操作之后，清理拓扑操作后的冗余信息，例如，清除孤单元、孤面、孤线、孤点，删除原单元、原面、原边、原点等。如果过小角度单元全部处理完成，则结束，如果过小角度单元未全部处理完成，则返回执行所述确定满足预设角度条件的目标顶层网格单元的步骤。

可知，本申请实施例中，基于拓扑操作的思想，对原有的各向异性三棱柱网格单元进行一系列的拓扑合并与拓扑拆分操作，即对查找出的待操作的三棱柱串进行拓扑合并后，再对合并后新单元进行拓扑拆分，能够在保持原有规定参数的情况下，解决各向异性附面层网格单元角度过小的问题，从而显著提高了各向异性附面层网格和空间网格的质量，进而满足数值计算的需求，并能够提高计算效率。

相应的，本申请实施例还公开了一种各向异性的附面层网格优化装置，参见图5所示，该装置包括：

拓扑关系建立模块11，用于利用空间网格数据结构建立各向异性的附面层网格中离散的各向异性的三棱柱单元的拓扑关系；所述附面层为高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层，并且所述附面层网格为进行区域离散化得到由所述离散的各向异性的三棱柱单元构成的各向异性的附面层网格；

信息确定模块12，用于基于所述拓扑关系确定所述各向异性的附面层网格的目标信息；

首单元查找模块13，用于确定满足预设角度条件的所述各向异性的附面层网格的目标顶层网格单元，并以所述目标顶层网格单元为起点进行纵向查找，直至查找出满足预设操作条件的三棱柱单元得到目标首单元；

三棱柱串查找模块14，用于根据所述目标首单元及其与其他网格单元之间的邻接关系查找出满足所述预设操作条件的目标三棱柱单元，并基于所述目标三棱柱单元查找出对应的待操作的三棱柱串；所述三棱柱串为由多个三棱柱单元纵向堆叠构成的三棱柱结构；

拓扑合并模块15，用于对所述待操作的三棱柱串进行拓扑合并得到合并后新单元；

拓扑拆分模块16，用于对所述合并后新单元进行拓扑拆分得到满足数值计算时最小角度条件和单元类型条件的拆分后的新单元。

由上可知，本申请实施例中，基于拓扑操作的思想，对原有的各向异性三棱柱网格单元进行一系列的拓扑合并与拓扑拆分操作，即对查找出的待操作的三棱柱串进行拓扑合并后，再对合并后新单元进行拓扑拆分，能够在保持原有规定参数的情况下，解决各向异性附面层网格单元角度过小的问题，从而显著提高了各向异性附面层网格和空间网格的质量，进而满足数值计算的需求，并能够提高计算效率。

在一些具体的实施例中，所述各向异性的附面层网格优化装置，具体可以包括：

几何信息计算模块，用于在所述拓扑关系的基础上，计算所述各向异性的附面层网格单元的边长，并基于所述边长计算出单元纵横比和面纵横比；

相应的，在一些具体的实施例中，所述首单元查找模块13，具体可以包括：

目标顶层网格单元确定模块，用于基于所述单元纵横比和所述面纵横比确定满足预设角度条件的所述各向异性的附面层网格的目标顶层网格单元。

在一些具体的实施例中，所述三棱柱串查找模块14，具体可以包括：

三棱柱串确定单元，用于确定所述目标三棱柱单元所在的三棱柱串；

高度确定单元，用于确定所有所述三棱柱串的高度，并从所有所述高度中筛选出最低高度；

三棱柱串高度处理单元，用于基于所述最低高度对所有所述三棱柱串进行同高度处理得到待操作的三棱柱串。

在一些具体的实施例中，所述三棱柱串查找模块14，具体可以包括：

第一查找单元，用于根据所述目标首单元及其与其他网格单元之间的邻接关系查找出满足所述预设操作条件的预设数量的目标三棱柱单元；

在一些具体的实施例中，所述三棱柱串查找模块14，具体可以包括：

第二查找单元，用于基于所述预设数量的所述目标三棱柱单元查找与所述目标三棱柱单元对应的所述预设数量的待操作的三棱柱串。

在一些具体的实施例中，所述拓扑合并模块15，具体可以包括：

第一拓扑合并单元，用于对所述待操作的三棱柱串执行两两拓扑合并操作得到由多个八面体单元纵向堆叠组成的八面体串；

第二拓扑合并单元，用于对所述八面体串执行所述两两拓扑合并操作得到由多个十四面体单元纵向堆叠组成的十四面体串；

第三拓扑合并单元，用于确定所述十四面体串的公共面和目标边，并将所述十四面体串的所述公共面和所述目标边分别进行拓扑合并得到相应的主关节、位于所述主关节之上的第一目标网格单元、辅关节以及位于所述辅关节之上的第二目标网格单元；所述主关节为对所述各向异性的附面层网格执行拓扑优化操作的主要操作单元，所述辅关节为对所述各向异性的附面层网格执行拓扑优化操作的所述主关节的辅助单元。

在一些具体的实施例中，所述拓扑拆分模块16，具体可以包括：

第一拓扑拆分单元，用于按照预设拆分方式对所述主关节、位于所述主关节之上的所述第一目标网格单元、所述辅关节、位于所述辅关节之上的所述第二目标网格单元分别对应的面进行拓扑拆分；

第二拓扑拆分单元，用于将所述主关节拓扑拆分为满足数值计算时最小角度条件的金字塔单元和四面体单元，并将所述辅关节拓扑拆分为满足所述数值计算时最小角度条件的所述金字塔单元、所述四面体单元以及三棱柱单元；

第三拓扑拆分单元，用于将所述第一目标网格单元和所述第二目标网格单元拓扑拆分为满足所述数值计算时最小角度条件的所述三棱柱单元。

进一步的，本申请实施例还提供了一种电子设备。图6是根据一示例性实施例示出的电子设备20结构图，图中的内容不能认为是对本申请的使用范围的任何限制。

图6为本申请实施例提供的一种电子设备20的结构示意图。该电子设备20，具体可以包括：至少一个处理器21、至少一个存储器22、电源23、通信接口24、输入输出接口25和通信总线26。其中，所述存储器22用于存储计算机程序，所述计算机程序由所述处理器21加载并执行，以实现前述任一实施例公开的各向异性的附面层网格优化方法中的相关步骤。另外，本实施例中的电子设备20具体可以为电子计算机。

本实施例中，电源23用于为电子设备20上的各硬件设备提供工作电压；通信接口24能够为电子设备20创建与外界设备之间的数据传输通道，其所遵循的通信协议是能够适用于本申请技术方案的任意通信协议，在此不对其进行具体限定；输入输出接口25，用于获取外界输入数据或向外界输出数据，其具体的接口类型可以根据具体应用需要进行选取，在此不进行具体限定。

另外，存储器22作为资源存储的载体，可以是只读存储器、随机存储器、磁盘或者光盘等，其上所存储的资源可以包括操作系统221、计算机程序222等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。

其中，操作系统221用于管理与控制电子设备20上的各硬件设备以及计算机程序222，其可以是Windows Server、Netware、Unix、Linux等。计算机程序222除了包括能够用于完成前述任一实施例公开的由电子设备20执行的各向异性的附面层网格优化方法的计算机程序之外，还可以进一步包括能够用于完成其他特定工作的计算机程序。

进一步的，本申请实施例还公开了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加载并执行时，实现前述任一实施例公开的各向异性的附面层网格优化方法步骤。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

最后，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。

以上对本发明所提供的一种各向异性的附面层网格优化方法、装置、设备及介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种各向异性的附面层网格优化方法，其特征在于，包括：

利用空间网格数据结构建立各向异性的附面层网格中离散的各向异性的三棱柱单元的拓扑关系；所述附面层为高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层，并且所述附面层网格为对所述附面层进行区域离散化得到由所述离散的各向异性的三棱柱单元构成的各向异性的附面层网格；

确定满足预设角度条件的所述各向异性的附面层网格的目标顶层网格单元，并以所述目标顶层网格单元为起点进行纵向查找，直至查找出满足预设操作条件的三棱柱单元得到目标首单元；

根据所述目标首单元及其与其他网格单元之间的邻接关系查找出满足所述预设操作条件的目标三棱柱单元，并基于所述目标三棱柱单元查找出对应的待操作的三棱柱串；所述三棱柱串为由多个三棱柱单元纵向堆叠构成的三棱柱结构；

对所述待操作的三棱柱串进行拓扑合并得到合并后新单元，并对所述合并后新单元进行拓扑拆分得到满足数值计算时最小角度条件和单元类型条件的拆分后的新单元；

其中，所述对所述待操作的三棱柱串进行拓扑合并得到合并后新单元，包括：

对所述待操作的三棱柱串执行两两拓扑合并操作得到由多个八面体单元纵向堆叠组成的八面体串；

对所述八面体串执行所述两两拓扑合并操作得到由多个十四面体单元纵向堆叠组成的十四面体串；

确定所述十四面体串的公共面和目标边，并将所述十四面体串的所述公共面和所述目标边分别进行拓扑合并得到相应的主关节、位于所述主关节之上的第一目标网格单元、辅关节以及位于所述辅关节之上的第二目标网格单元；所述主关节为对所述各向异性的附面层网格执行拓扑优化操作的主要操作单元，所述辅关节为对所述各向异性的附面层网格执行拓扑优化操作的所述主关节的辅助单元；

所述对所述合并后新单元进行拓扑拆分得到满足数值计算时最小角度条件和单元类型条件的拆分后的新单元，包括：

按照预设拆分方式对所述主关节、位于所述主关节之上的所述第一目标网格单元、所述辅关节、位于所述辅关节之上的所述第二目标网格单元分别对应的面进行拓扑拆分；

将所述主关节拓扑拆分为满足数值计算时最小角度条件的金字塔单元和四面体单元，并将所述辅关节拓扑拆分为满足所述数值计算时最小角度条件的所述金字塔单元、所述四面体单元以及三棱柱单元；

将所述第一目标网格单元和所述第二目标网格单元拓扑拆分为满足所述数值计算时最小角度条件的所述三棱柱单元。

2.根据权利要求1所述的各向异性的附面层网格优化方法，其特征在于，利用空间网格数据结构建立各向异性的附面层网格中离散的各向异性的三棱柱单元的拓扑关系之后，还包括：

在所述拓扑关系的基础上，计算所述各向异性的附面层网格单元的边长，并基于所述边长计算出单元纵横比和面纵横比；

相应的，所述确定满足预设角度条件的所述各向异性的附面层网格的目标顶层网格单元，包括：

基于所述单元纵横比和所述面纵横比确定满足预设角度条件的所述各向异性的附面层网格的目标顶层网格单元。

3.根据权利要求1所述的各向异性的附面层网格优化方法，其特征在于，所述基于所述目标三棱柱单元查找出对应的待操作的三棱柱串，包括：

确定所述目标三棱柱单元所在的三棱柱串；

确定所有所述三棱柱串的高度，并从所有所述高度中筛选出最低高度；

基于所述最低高度对所有所述三棱柱串进行同高度处理得到待操作的三棱柱串。

4.根据权利要求1所述的各向异性的附面层网格优化方法，其特征在于，所述根据所述目标首单元及其与其他网格单元之间的邻接关系查找出满足所述预设操作条件的目标三棱柱单元，包括：

根据所述目标首单元及其与其他网格单元之间的邻接关系查找出满足所述预设操作条件的预设数量的目标三棱柱单元；

相应的，所述基于所述目标三棱柱单元查找出对应的待操作的三棱柱串，包括：

基于所述预设数量的所述目标三棱柱单元查找与所述目标三棱柱单元对应的所述预设数量的待操作的三棱柱串。

5.根据权利要求1所述的各向异性的附面层网格优化方法，其特征在于，所述预设拆分方式包括将一个面拓扑拆分为三个面的方式和将一个面拓扑拆分为两个面的方式。

6.一种各向异性的附面层网格优化装置，其特征在于，包括：

拓扑关系建立模块，用于利用空间网格数据结构建立各向异性的附面层网格中离散的各向异性的三棱柱单元的拓扑关系；所述附面层为高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层，并且所述附面层网格为进行区域离散化得到由所述离散的各向异性的三棱柱单元构成的各向异性的附面层网格；

信息确定模块，用于基于所述拓扑关系确定所述各向异性的附面层网格的目标信息；

首单元查找模块，用于确定满足预设角度条件的所述各向异性的附面层网格的目标顶层网格单元，并以所述目标顶层网格单元为起点进行纵向查找，直至查找出满足预设操作条件的三棱柱单元得到目标首单元；

三棱柱串查找模块，用于根据所述目标首单元及其与其他网格单元之间的邻接关系查找出满足所述预设操作条件的目标三棱柱单元，并基于所述目标三棱柱单元查找出对应的待操作的三棱柱串；所述三棱柱串为由多个三棱柱单元纵向堆叠构成的三棱柱结构；

拓扑合并模块，用于对所述待操作的三棱柱串进行拓扑合并得到合并后新单元；

拓扑拆分模块，用于对所述合并后新单元进行拓扑拆分得到满足数值计算时最小角度条件和单元类型条件的拆分后的新单元；

其中，所述拓扑合并模块，包括：

第一拓扑合并单元，用于对所述待操作的三棱柱串执行两两拓扑合并操作得到由多个八面体单元纵向堆叠组成的八面体串；

第二拓扑合并单元，用于对所述八面体串执行所述两两拓扑合并操作得到由多个十四面体单元纵向堆叠组成的十四面体串；

第三拓扑合并单元，用于确定所述十四面体串的公共面和目标边，并将所述十四面体串的所述公共面和所述目标边分别进行拓扑合并得到相应的主关节、位于所述主关节之上的第一目标网格单元、辅关节以及位于所述辅关节之上的第二目标网格单元；所述主关节为对所述各向异性的附面层网格执行拓扑优化操作的主要操作单元，所述辅关节为对所述各向异性的附面层网格执行拓扑优化操作的所述主关节的辅助单元；

所述拓扑拆分模块，包括：

第一拓扑拆分单元，用于按照预设拆分方式对所述主关节、位于所述主关节之上的所述第一目标网格单元、所述辅关节、位于所述辅关节之上的所述第二目标网格单元分别对应的面进行拓扑拆分；

第二拓扑拆分单元，用于将所述主关节拓扑拆分为满足数值计算时最小角度条件的金字塔单元和四面体单元，并将所述辅关节拓扑拆分为满足所述数值计算时最小角度条件的所述金字塔单元、所述四面体单元以及三棱柱单元；

第三拓扑拆分单元，用于将所述第一目标网格单元和所述第二目标网格单元拓扑拆分为满足所述数值计算时最小角度条件的所述三棱柱单元。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器，用于保存计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序，以实现如权利要求1至5任一项所述的各向异性的附面层网格优化方法的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的各向异性的附面层网格优化方法的步骤。