CN118070621B - 固壁边界的处理方法、装置、终端设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了固壁边界的处理方法、装置、终端设备及存储介质，通过获取流场区域；对流场区域进行结构网格的网格导数和网格变换雅可比的计算，得到流场区域内的结构网格的网络特征信息；在计算坐标系下，采用流动控制方程对流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，得到流场区域内的贴体多块对接结构网格的流场数据；在几乎不增加计算量的情况下，大幅提升数值方法对固体壁面等边界附近实际应用中重点关注的关键流动区域的模拟能力。
Description
技术领域
本申请属于流体力学技术领域，尤其涉及固壁边界的处理方法、装置、终端设备及存储介质。
背景技术
计算流体力学(CFD)是开展流动物理问题机理研究的重要手段之一，近年来，随着大规模高性能计算机的浮点运算能力的不断提升和数值计算方法的逐步完善，人们越来越青睐于采用高阶精度格式等具有较低数值耗散和较高分辨率的数值计算方法以提高对流动物理问题的模拟精度。高阶精度有限差分格式的边界格式降阶问题，其根源在于边界及边界附近缺乏足够的对称模板来保证离散格式的精度，如何能够在几乎不增加计算量的情况下，大幅提升数值方法对固体壁面等边界附近实际应用中重点关注的关键流动区域的模拟能力，是目前急需解决的问题。
发明内容
本发明意在提供一种固壁边界的处理方法、装置、终端设备及存储介质，以解决现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。
第一个方面，本发明实施例提供一种固壁边界的处理方法，所述方法包括：
获取流场区域，其中，所述流场区域至少包括贴体多块对接结构网格；
对所述流场区域进行结构网格的网格导数和网格变换雅可比的计算，得到所述流场区域内的结构网格的网络特征信息；
在计算坐标系下，采用流动控制方程对所述流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，得到所述流场区域内的贴体多块对接结构网格的流场数据；
其中，所述采用流动控制方程对所述流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，包括：
对所述流场区域内的结构网格内的求解点，采用六阶中心差分格式进行离散处理；
对于固壁边界，根据左边界条件和右边界条件，确定壁面边界取值范围。
可选地，所述对于固壁边界，根据左边界条件和右边界条件，确定壁面边界取值范围，包括：
对于每一个计算方向，根据左边界条件和左边界值，采用五阶精度离散格式计算与所述左边界条件对应的第一SATs项系数；
根据右边界条件和右边界值，采用五阶精度离散格式计算与所述右边界条件对应的第二SATs项系数；
根据所述第一SATs项系数和所述第二SATs项系数，采用流动控制方程，计算不同方向上的通量；
根据不同方向上的通量，得到与所述固壁边界对应的矩阵；
根据所述与所述固壁边界对应的矩阵，确定左特征向量矩阵和右特征向量矩阵；
根据所述左特征向量矩阵、所述右特征向量矩阵和所述与所述固壁边界对应的矩阵的对角矩阵，确定壁面边界取值范围。
可选地，所述对所述流场区域内的结构网格内的求解点，采用六阶中心差分格式进行离散处理，包括：
采用六阶中心差分格式,确定结构网格单元的每一个求解点的通量导数；
采用完全单侧的五阶精度差分格式，计算对称计算模板不足的边界及边界附近点处的通量导数；
采用偏心五阶精度插值格式，对所述对称计算模板不足的边界及边界附近点处进行变量插值处理。
可选地，所述采用完全单侧的五阶精度差分格式，计算对称计算模板不足的边界及边界附近点处的通量导数，包括：
对于对称计算模板不足的边界及边界附近点处的通量导数，采用完全单侧的五阶精度差分格式，根据节点处的流场变量、网格导数和半节点处的网格导数分量，确定求解点的通量，所述完全单侧的五阶精度差分格式至少包括左边界通量导数差分格式和右边界通量导数差分格式。
第二个方面，本发明实施例提供一种固壁边界的处理装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取流场区域，其中，所述流场区域至少包括贴体多块对接结构网格；
处理模块，用于对所述流场区域进行结构网格的网格导数和网格变换雅可比的计算，得到所述流场区域内的结构网格的网络特征信息；
计算模块，用于在计算坐标系下，采用流动控制方程对所述流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，得到所述流场区域内的贴体多块对接结构网格的流场数据；
其中，所述采用流动控制方程对所述流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，包括：
对所述流场区域内的结构网格内的求解点，采用六阶中心差分格式进行离散处理；
对于固壁边界，根据左边界条件和右边界条件，确定壁面边界取值范围。
可选地，所述计算模块用于：
对于每一个计算方向，根据左边界条件和左边界值，采用五阶精度离散格式计算与所述左边界条件对应的第一SATs项系数；
根据右边界条件和右边界值，采用五阶精度离散格式计算与所述右边界条件对应的第二SATs项系数；
根据所述第一SATs项系数和所述第二SATs项系数，采用流动控制方程，计算不同方向上的通量；
根据不同方向上的通量，得到与所述固壁边界对应的矩阵；
根据所述与所述固壁边界对应的矩阵，确定左特征向量矩阵和右特征向量矩阵；
根据所述左特征向量矩阵、所述右特征向量矩阵和所述与所述固壁边界对应的矩阵的对角矩阵，确定壁面边界取值范围。
可选地，所述计算模块用于：
采用六阶中心差分格式,确定结构网格单元的每一个求解点的通量导数；
采用完全单侧的五阶精度差分格式，计算对称计算模板不足的边界及边界附近点处的通量导数；
采用偏心五阶精度插值格式，对所述对称计算模板不足的边界及边界附近点处进行变量插值处理。
可选地，所述计算模块用于：
对于对称计算模板不足的边界及边界附近点处的通量导数，采用完全单侧的五阶精度差分格式，根据节点处的流场变量、网格导数和半节点处的网格导数分量，确定求解点的通量，所述完全单侧的五阶精度差分格式至少包括左边界通量导数差分格式和右边界通量导数差分格式。
第三个方面，本发明实施例提供一种终端设备，包括：至少一个处理器和存储器；
所述存储器存储计算机程序；至少一个所述处理器执行所述程序，以实现第一个方面提供的固壁边界的处理方法。
第四个方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现第一个方面提供的固壁边界的处理方法。
本发明提供的固壁边界的处理方法、装置、终端设备和存储介质，通过获取流场区域，其中，流场区域至少包括贴体多块对接结构网格；对流场区域进行结构网格的网格导数和网格变换雅可比的计算，得到流场区域内的结构网格的网络特征信息；在计算坐标系下，采用流动控制方程对流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，得到流场区域内的贴体多块对接结构网格的流场数据；其中，采用流动控制方程对流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，包括：对流场区域内的结构网格内的求解点，采用六阶中心差分格式进行离散处理；对于固壁边界，根据左边界条件和右边界条件，确定壁面边界取值范围，通过本申请实施例中可以在几乎不增加计算量的情况下，大幅提升数值方法对固体壁面等边界附近实际应用中重点关注的关键流动区域的模拟能力。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有的技术方案，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中记载的一些实施例，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为本申请一实施例中一种固壁边界的处理方法的流程图；
图2为本申请一实施例中计算区域等份示意图；
图3为本申请一实施例中求解点和通量点的交错分布示意图；
图4是本发明的一种固壁边界的处理装置实施例的结构框图；
图5是本发明的一种终端设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。
名词解释：
NS方程：Navier-Stokes方程，由质量守恒、动量守恒和能量守恒组成的流体动力学控制方程组。
流场变量：流动中的密度、速度、压力、温度等物理变量的总称。
CFD：Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学，以数值离散流动控制方程得到物理流动问题近似解的一门学科。
SATs：Simultaneous Approximation Terms，联立近似项，依据边界条件同时修正边界附近几个求解点值的边界处理方式。
二阶精度离散：空间离散格式的精度为二阶的数值离散方法，目前主流的空间离散方法，也是被大多数商业软件普遍采用的数值离散方法。
低阶精度离散：空间离散格式的精度为二阶或者二阶以下的数值离散方法。
高阶精度离散：空间离散格式的精度为五阶或者五阶以上的数值离散方法，相对于二阶精度离散而言其空间离散精度较高，对流场细节的分辨率也较好。
高保真模拟：模拟结果与实际物理问题差异很小，能在较高程度上反映实际物理问题的数值模拟技术，通常通过高分辨率和高阶精度数值方法来实现。
本发明一实施例提供一种固壁边界的处理方法，用于对固壁边界处的网格进行流动模拟处理。本实施例的执行主体为固壁边界的处理装置，设置在终端设备上，例如，终端设备至少包括计算机终端等。
参照图1，示出了本发明的一种固壁边界的处理方法实施例的步骤流程图，该方法具体可以包括如下步骤：
S101、获取流场区域，其中，流场区域至少包括贴体多块对接结构网格；
具体地，终端设备获取待模拟的流场区域，围绕需模拟的外形流场区域生成贴体结构网格即结构网格单元，以多块对接结构网格覆盖较复杂外形的全部流场区域。贴体多块对接结构网格技术的引入主要是后续采用全场五阶精度有限差分格式对物理流动问题进行数值模拟时方便处理边界条件。
S102、对流场区域进行结构网格的网格导数和网格变换雅可比的计算，得到流场区域内的结构网格的网络特征信息；
具体地，在有限差分离散框架下，为了便于对诸如固体壁面等物理边界进行数值处理，终端设备需要将直角坐标系下的流动控制方程按照坐标变换规则变换到计算坐标系下，坐标变换过程中会涉及到结构网格的网格导数和网格变换雅可比的计算，为了有效提高有限差分格式对复杂外形的适应能力，网格导数和网格变换雅可比在有限差分格式下进行离散处理。
具体为：直角坐标系下的流动控制方程总是可以表述为：
;
其中Q为待求流场变量，E、F和G均为关于Q的函数。
在坐标变换过程中，计算坐标系与直角坐标系/>之间一一对应的变换关系为：
;
坐标变换后，计算坐标系下的流动控制方程可以表示为：
其中：
；
其中：为坐标变换后的流场变量，/>、/>和/>分别为坐标变换后守恒型控制方程在坐标/>，/>和/>方向的对流通量，J-1为雅可比，后面有详细解释和说明。
在静止网格中网格导数的数学定义式为：
;
;
；
其中下标表示偏导数，如表示坐标x对计算坐标/>方向的偏导数。网格变换雅可比J-1的数学定义式为：
；
为了能够有效提高有限差分格式对复杂外形的模拟能力，网格导数和雅可比的计算必须严格满足几何守恒律，同时又能准确地反映计算网格的几何特性，因此本发明采用如下的网格导数的对称守恒计算形式：
;
；
同时，网格变换雅可比J-1也采用其对称守恒计算形式：
。
其中，/>和/>分别表示/>方向的网格变换导数在x，y和z方向上的分量，/>，和/>分别表示/>方向的网格变换导数在x，y和z方向上的分量，/>，/>和/>分别表示方向的网格变换导数在x，y和z方向上的分量。
S103、在计算坐标系下，采用流动控制方程对流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，得到流场区域内的贴体多块对接结构网格的流场数据；
其中，采用流动控制方程对流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，包括：
对流场区域内的结构网格内的求解点，采用六阶中心差分格式进行离散处理；
对于固壁边界，根据左边界条件和右边界条件，确定壁面边界取值范围。
具体地，由于基于结构网格的有限差分方法总是以逐维离散求解的方式实现对多维物理流动问题的模拟，在计算坐标下，分别计算三个方向上离散的导数、/>和/>，对流场区域内的结构网格内的求解点，采用六阶中心差分格式进行离散处理；对于固壁边界，根据左边界条件和右边界条件，确定壁面边界取值范围，进而得到各个结构网格单元的流场数据，将上述计算得到的流场数据按照后置处理要求输出，例如，按照流场显示软件所要求的数据格式等进行输出，以便于后置处理过程对于流场数据的提取和应用。
本发明实施例提供的固壁边界的处理方法，通过获取流场区域，其中，流场区域至少包括贴体多块对接结构网格；对流场区域进行结构网格的网格导数和网格变换雅可比的计算，得到流场区域内的结构网格的网络特征信息；在计算坐标系下，采用流动控制方程对流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，得到流场区域内的贴体多块对接结构网格的流场数据；其中，采用流动控制方程对流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，包括：对流场区域内的结构网格内的求解点，采用六阶中心差分格式进行离散处理；对于固壁边界，根据左边界条件和右边界条件，确定壁面边界取值范围，通过本申请实施例中可以在几乎不增加计算量的情况下，大幅提升数值方法对固体壁面等边界附近实际应用中重点关注的关键流动区域的模拟能力。
本发明又一实施例对上述实施例提供的固壁边界的处理方法做进一步补充说明。
可选地，对于固壁边界，根据左边界条件和右边界条件，确定壁面边界取值范围，包括：
对于每一个计算方向，根据左边界条件和左边界值，采用五阶精度离散格式计算与左边界条件对应的第一SATs项系数；
根据右边界条件和右边界值，采用五阶精度离散格式计算与右边界条件对应的第二SATs项系数；
根据第一SATs项系数和第二SATs项系数，采用流动控制方程，计算不同方向上的通量；
根据不同方向上的通量，得到与固壁边界对应的矩阵；
根据与固壁边界对应的矩阵，确定左特征向量矩阵和右特征向量矩阵；
根据左特征向量矩阵、右特征向量矩阵和与固壁边界对应的矩阵的对角矩阵，确定壁面边界取值范围。
以单个计算方向的边界处理为例，依据左边界条件给定左边界值为，则左边界条件的数值处理方法如下：
；
其中：为导数/>在i点的值；
表示导数/>在左边界第一个点的值；
其中：为SATs项系数，依据五阶精度离散格式稳定计算要求取：
；
同理，右边界条件的数值处理方法亦可以类似表述为：
；
其中为根据右边界条件给定的右边界值；i为当前求解点坐标；N为求解总点数：/>为当前计算方向（/>，/>或/>）上的对流通量。其他计算方向的边界处理方法可类似给出，/>表示导数/>在当前计算点N+1-i处的值，/>表示导数/>在右边界i=N处的值。
对于流动控制方程有
；
其中：为密度，u为x方向的速度，v为y方向的速度，w为z方向的速度，p为压力，E为比内能：
；
为逆变速度：
；
其中k=,/>,/>时可分别代表通量/>、/>和/>。
其中：,/> 和/>分别是归一化矢量在x, y和z方向上的分量，/>为比热比，/>为声速，ui为在i方向的速度分量，Vn为逆变速度，ϕ，/>和x为方便表述而组合的简写，无特定物理意义。
则容易得到：
；
其中：
；
；
矩阵A的特征值为：
；
为了对矩阵A进行对角化处理，可进一步得到矩阵A的左特征向量矩阵XL为：
；
以及矩阵A的右特征向量矩阵R为：
；
其中：
；
；
且满足条件：RXL=XLR=1。
其中：,/>和/>分别是归一化矢量在x,y和z方向上的分量，/>为单位矢量对应的逆变速度，/>和x为方便表述而组合的简写，无特定物理意义。
据此可将矩阵A对角化表示为：，其中/>为由矩阵A的特征值组成的对角矩阵：/>。
定义：
；
以及：
；
可给出和/>的具体计算形式为：
；
和/>的详细表达式见上式，是为了表述方便的简写形式，无特定物理意义。
依据固体壁面的法向速度无穿透条件给出：
；
其中：
；
其中：uL表示左边界速度在x方向上的分量；vL表示左边界速度在y方向上的分量，wL表示左边界速度在z方向上的分量。
容易验证，壁面边界取值满足法向速度无穿透条件：
；
可选地，对流场区域内的结构网格内的求解点，采用六阶中心差分格式进行离散处理，包括：
采用六阶中心差分格式,确定结构网格单元的每一个求解点的通量导数；
采用完全单侧的五阶精度差分格式，计算对称计算模板不足的边界及边界附近点处的通量导数；
采用偏心五阶精度插值格式，对对称计算模板不足的边界及边界附近点处进行变量插值处理。
具体地，由于基于结构网格的有限差分方法总是以逐维离散求解的方式实现对多维物理流动问题的模拟，在计算坐标下的三个方向导数、/>和/>的离散过程各自独立，算法相似，因此本申请实施例仅以/>的计算为例来说明的流动控制方程在计算坐标系下的全场五阶精度有限差分离散方法。
将计算坐标系下的离散区域划分为等份，对应的结构网格在方向上分布有个网格点，如图2所示。其中，求解点和通量点满足交错分布的规律，如图3所示。
其中：边界点j=1和j=N处既有求解点也有通量点。
在实际计算过程中，的计算主要分为两步，首先计算所有求解点上/>的近似值，然后依据边界条件采用SATs方法修正边界附近的/>的近似值，以充分考虑边界条件对计算过程的影响，具体实施步骤如下：
（1）计算所有求解点上的近似值。
结构网格下全场五阶精度流动模拟方法中内点通量导数采用六阶中心差分格式离散：
其中，j表示当前计算点，N表示计算总点数，表示数值通量。
其中为计算坐标下/>方向的网格间距，为便于计算一般可简单取/>。
对于对称计算模板不足的边界及边界附近点处的通量导数，采用完全单侧的五阶精度差分格式：
左边界通量导数差分格式：
右边界通量导数差分格式：
其中节点处的通量Ej由节点处的流场变量Uj和网格导数、/>和/>直接计算得到：
半节点的数值通量可以表述为：
;
其中、/>和/>为半节点处的网格导数分量。
在本申请实施例中半节点的数值通量可以采用多种常用的数值通量计算方法，其中应用较多的Roe通量计算方法可以简单表述为：
其中半节点的流场变量和/>由五阶迎风偏置插值得到：/>
对于可能包含激波等流场间断的计算，也可以采用非线性插值得到，采用其他插值格式不影响本发明中其他算法的实现。
对于对称计算模板不足的边界及边界附近点处的变量插值，采用偏心五阶精度插值格式。
左边界五阶精度插值格式：
则在左边界附近取以及/>。
右边界五阶精度插值格式：
同理，在右边界附近取/>以及/>。
可选地，采用完全单侧的五阶精度差分格式，计算对称计算模板不足的边界及边界附近点处的通量导数，包括：
对于对称计算模板不足的边界及边界附近点处的通量导数，采用完全单侧的五阶精度差分格式，根据节点处的流场变量、网格导数和半节点处的网格导数分量，确定求解点的通量，完全单侧的五阶精度差分格式至少包括左边界通量导数差分格式和右边界通量导数差分格式。
本申请实施例基于结构网格的全场五阶精度流动模拟方法，具体体现为：
（1）采用满足几何守恒律的全场五阶精度有限差分格式离散流动控制方程；
（2）采用SATs方法对边界条件进行数值处理，能够大幅提升对固体壁面等边界附近的关键流动区域的模拟能力；
采用满足几何守恒律的稳定的全场五阶精度有限差分格式与SATs边界条件数值处理方法相结合的方式，在不增加计算量的情况下，显著提升对固体壁面等边界附近的关键流动区域的模拟能力。
本发明实施例提供的固壁边界的处理方法，通过获取流场区域，其中，流场区域至少包括贴体多块对接结构网格；对流场区域进行结构网格的网格导数和网格变换雅可比的计算，得到流场区域内的结构网格的网络特征信息；在计算坐标系下，采用流动控制方程对流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，得到流场区域内的贴体多块对接结构网格的流场数据；其中，采用流动控制方程对流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，包括：对流场区域内的结构网格内的求解点，采用六阶中心差分格式进行离散处理；对于固壁边界，根据左边界条件和右边界条件，确定壁面边界取值范围，通过本申请实施例中可以在几乎不增加计算量的情况下，大幅提升数值方法对固体壁面等边界附近实际应用中重点关注的关键流动区域的模拟能力。
本发明另一实施例提供一种固壁边界的处理装置，用于执行上述实施例提供的固壁边界的处理方法。
参照图4，示出了本发明的一种固壁边界的处理装置实施例的结构框图，该装置具体可以包括如下模块：获取模块401、处理模块402和计算模块403，其中：
获取模块401用于获取流场区域，其中，流场区域至少包括贴体多块对接结构网格；
处理模块402用于对流场区域进行结构网格的网格导数和网格变换雅可比的计算，得到流场区域内的结构网格的网络特征信息；
计算模块403用于在计算坐标系下，采用流动控制方程对流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，得到流场区域内的贴体多块对接结构网格的流场数据；
其中，采用流动控制方程对流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，包括：
对流场区域内的结构网格内的求解点，采用六阶中心差分格式进行离散处理；
对于固壁边界，根据左边界条件和右边界条件，确定壁面边界取值范围。
本发明实施例提供的固壁边界的处理装置，通过获取流场区域，其中，流场区域至少包括贴体多块对接结构网格；对流场区域进行结构网格的网格导数和网格变换雅可比的计算，得到流场区域内的结构网格的网络特征信息；在计算坐标系下，采用流动控制方程对流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，得到流场区域内的贴体多块对接结构网格的流场数据；其中，采用流动控制方程对流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，包括：对流场区域内的结构网格内的求解点，采用六阶中心差分格式进行离散处理；对于固壁边界，根据左边界条件和右边界条件，确定壁面边界取值范围，通过本申请实施例中可以在几乎不增加计算量的情况下，大幅提升数值方法对固体壁面等边界附近实际应用中重点关注的关键流动区域的模拟能力。
本发明又一实施例对上述实施例提供的固壁边界的处理装置做进一步补充说明。
可选地，计算模块用于：
对于每一个计算方向，根据左边界条件和左边界值，采用五阶精度离散格式计算与左边界条件对应的第一SATs项系数；
根据右边界条件和右边界值，采用五阶精度离散格式计算与右边界条件对应的第二SATs项系数；
根据第一SATs项系数和第二SATs项系数，采用流动控制方程，计算不同方向上的通量；
根据不同方向上的通量，得到与固壁边界对应的矩阵；
根据与固壁边界对应的矩阵，确定左特征向量矩阵和右特征向量矩阵；
根据左特征向量矩阵、右特征向量矩阵和与固壁边界对应的矩阵的对角矩阵，确定壁面边界取值范围。
可选地，计算模块用于：
采用六阶中心差分格式,确定结构网格单元的每一个求解点的通量导数；
采用完全单侧的五阶精度差分格式，计算对称计算模板不足的边界及边界附近点处的通量导数；
采用偏心五阶精度插值格式，对对称计算模板不足的边界及边界附近点处进行变量插值处理。
可选地，计算模块用于：
采用六阶中心差分格式,确定结构网格单元的每一个求解点的通量导数；
对于对称计算模板不足的边界及边界附近点处的通量导数，采用完全单侧的五阶精度差分格式，根据节点处的流场变量、网格导数和半节点处的网格导数分量，确定求解点的通量，完全单侧的五阶精度差分格式至少包括左边界通量导数差分格式和右边界通量导数差分格式。
对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，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。
本发明实施例提供的固壁边界的处理装置，通过获取流场区域，其中，流场区域至少包括贴体多块对接结构网格；对流场区域进行结构网格的网格导数和网格变换雅可比的计算，得到流场区域内的结构网格的网络特征信息；在计算坐标系下，采用流动控制方程对流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，得到流场区域内的贴体多块对接结构网格的流场数据；其中，采用流动控制方程对流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，包括：对流场区域内的结构网格内的求解点，采用六阶中心差分格式进行离散处理；对于固壁边界，根据左边界条件和右边界条件，确定壁面边界取值范围，通过本申请实施例中可以在几乎不增加计算量的情况下，大幅提升数值方法对固体壁面等边界附近实际应用中重点关注的关键流动区域的模拟能力。
本发明再一实施例提供一种终端设备，用于执行上述实施例提供的固壁边界的处理方法。
图5是本发明的一种终端设备的结构示意图，如图5所示，该终端设备包括：至少一个处理器501和存储器502；
存储器存储计算机程序；至少一个处理器以实现上述实施例提供的固壁边界的处理方法。
本实施例提供的终端设备，通过获取流场区域，其中，流场区域至少包括贴体多块对接结构网格；对流场区域进行结构网格的网格导数和网格变换雅可比的计算，得到流场区域内的结构网格的网络特征信息；在计算坐标系下，采用流动控制方程对流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，得到流场区域内的贴体多块对接结构网格的流场数据；其中，采用流动控制方程对流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，包括：对流场区域内的结构网格内的求解点，采用六阶中心差分格式进行离散处理；对于固壁边界，根据左边界条件和右边界条件，确定壁面边界取值范围，通过本申请实施例中可以在几乎不增加计算量的情况下，大幅提升数值方法对固体壁面等边界附近实际应用中重点关注的关键流动区域的模拟能力。
本申请又一实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被执行时实现上述任一实施例提供的固壁边界的处理方法。
根据本实施例的计算机可读存储介质，通过获取流场区域，其中，流场区域至少包括贴体多块对接结构网格；对流场区域进行结构网格的网格导数和网格变换雅可比的计算，得到流场区域内的结构网格的网络特征信息；在计算坐标系下，采用流动控制方程对流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，得到流场区域内的贴体多块对接结构网格的流场数据；其中，采用流动控制方程对流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，包括：对流场区域内的结构网格内的求解点，采用六阶中心差分格式进行离散处理；对于固壁边界，根据左边界条件和右边界条件，确定壁面边界取值范围，通过本申请实施例中可以在几乎不增加计算量的情况下，大幅提升数值方法对固体壁面等边界附近实际应用中重点关注的关键流动区域的模拟能力。
Claims (8)
1.一种固壁边界的处理方法，其特征在于，所述方法包括：
获取流场区域，其中，所述流场区域至少包括贴体多块对接结构网格；
对所述流场区域进行结构网格的网格导数和网格变换雅可比的计算，得到所述流场区域内的结构网格的网络特征信息；
在计算坐标系下，采用流动控制方程对所述流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，得到所述流场区域内的贴体多块对接结构网格的流场数据；
其中，所述采用流动控制方程对所述流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，包括：
对所述流场区域内的结构网格内的求解点，采用六阶中心差分格式进行离散处理；
对于固壁边界，根据左边界条件和右边界条件，确定壁面边界取值范围；
其中：
所述对于固壁边界，根据左边界条件和右边界条件，确定壁面边界取值范围，包括：
对于每一个计算方向，根据左边界条件和左边界值，采用五阶精度离散格式计算与所述左边界条件对应的第一SATs项系数；
根据右边界条件和右边界值，采用五阶精度离散格式计算与所述右边界条件对应的第二SATs项系数；
根据所述第一SATs项系数和所述第二SATs项系数，采用流动控制方程，计算不同方向上的通量；
根据不同方向上的通量，得到与所述固壁边界对应的矩阵；
根据所述与所述固壁边界对应的矩阵，确定左特征向量矩阵和右特征向量矩阵；
根据所述左特征向量矩阵、所述右特征向量矩阵和所述与所述固壁边界对应的矩阵的对角矩阵，确定壁面边界取值范围。
2.根据权利要求1所述的固壁边界的处理方法，其特征在于，所述对所述流场区域内的结构网格内的求解点，采用六阶中心差分格式进行离散处理，包括：
采用六阶中心差分格式,确定结构网格单元的每一个求解点的通量导数；
采用完全单侧的五阶精度差分格式，计算对称计算模板不足的边界及边界附近点处的通量导数；
采用偏心五阶精度插值格式，对所述对称计算模板不足的边界及边界附近点处进行变量插值处理。
3.根据权利要求2所述的固壁边界的处理方法，其特征在于，所述采用完全单侧的五阶精度差分格式，计算对称计算模板不足的边界及边界附近点处的通量导数，包括：
对于对称计算模板不足的边界及边界附近点处的通量导数，采用完全单侧的五阶精度差分格式，根据节点处的流场变量、网格导数和半节点处的网格导数分量，确定求解点的通量，所述完全单侧的五阶精度差分格式至少包括左边界通量导数差分格式和右边界通量导数差分格式。
4.一种固壁边界的处理装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取流场区域，其中，所述流场区域至少包括贴体多块对接结构网格；
处理模块，用于对所述流场区域进行结构网格的网格导数和网格变换雅可比的计算，得到所述流场区域内的结构网格的网络特征信息；
计算模块，用于在计算坐标系下，采用流动控制方程对所述流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，得到所述流场区域内的贴体多块对接结构网格的流场数据；
其中，所述采用流动控制方程对所述流场区域内的结构网格的网络特征信息，在不同方向上进行全场五阶精度有限差分离散处理，包括：
对所述流场区域内的结构网格内的求解点，采用六阶中心差分格式进行离散处理；
对于固壁边界，根据左边界条件和右边界条件，确定壁面边界取值范围；
其中：所述计算模块用于：
对于每一个计算方向，根据左边界条件和左边界值，采用五阶精度离散格式计算与所述左边界条件对应的第一SATs项系数；
根据右边界条件和右边界值，采用五阶精度离散格式计算与所述右边界条件对应的第二SATs项系数；
根据所述第一SATs项系数和所述第二SATs项系数，采用流动控制方程，计算不同方向上的通量；
根据不同方向上的通量，得到与所述固壁边界对应的矩阵；
根据所述与所述固壁边界对应的矩阵，确定左特征向量矩阵和右特征向量矩阵；
根据所述左特征向量矩阵、所述右特征向量矩阵和所述与所述固壁边界对应的矩阵的对角矩阵，确定壁面边界取值范围。
5.根据权利要求4所述的固壁边界的处理装置，其特征在于，所述计算模块用于：
采用六阶中心差分格式,确定结构网格单元的每一个求解点的通量导数；
采用完全单侧的五阶精度差分格式，计算对称计算模板不足的边界及边界附近点处的通量导数；
采用偏心五阶精度插值格式，对所述对称计算模板不足的边界及边界附近点处进行变量插值处理。
6.根据权利要求5所述的固壁边界的处理装置，其特征在于，所述计算模块用于：
对于对称计算模板不足的边界及边界附近点处的通量导数，采用完全单侧的五阶精度差分格式，根据节点处的流场变量、网格导数和半节点处的网格导数分量，确定求解点的通量，所述完全单侧的五阶精度差分格式至少包括左边界通量导数差分格式和右边界通量导数差分格式。
7.一种终端设备，其特征在于，包括：至少一个处理器和存储器；
所述存储器存储计算机程序；至少一个所述处理器执行所述程序，以实现权利要求1-3中任一项所述的固壁边界的处理方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1-3中任一项所述的固壁边界的处理方法。
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