CN118171398B - 凹腔流场计算方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供凹腔流场计算方法及装置，其中所述凹腔流场计算方法包括：接收包含凹腔的目标模型物，以及所述目标模型物的流场参数；生成所述目标模型物的表面网格，并基于所述凹腔的凹腔位置，在所述表面网格上选取待加密区域；基于预设的加密参数，对所述待加密区域进行加密，并基于加密结果生成空间网格；根据所述空间网格与所述流场参数，通过迭代算法计算得到流场信息与所述目标模型物的气动特性信息。通过在凹腔上方的剪切层区域局部加密，仅少量增加网格数量，实现对凹腔流动剪切层区域的精准模拟，有效控制了网格总体数量，避免了全局采用结构网格局部加密整体网格量大的问题。
Description
技术领域
本申请涉及计算流体动力学技术领域，特别涉及一种凹腔流场计算方法。本申请同时涉及一种凹腔流场计算装置、一种计算设备，以及一种计算机可读存储介质。
背景技术
计算流体动力学（ComputationalFluidDynamics，CFD）方法开展飞行器外部流场计算、气动特性预测的重要手段。网格生成是CFD的基础和前提，占据整个CFD周期中大部分的人力耗时。复杂外形的网格自动化生成仍然是领域难点。
而在复杂外形的网格自动化生成中，凹腔位置的网格生成是难以忽视的重点，在流场中，凹腔流动存在激波与剪切层、激波/涡/剪切层相互干扰等复杂流动现象，由此引发显著压力脉动，从而表现出较强的气动噪声。已有研究表明，凹腔上方剪切层不稳定是诱发空腔波系结构和旋涡振荡的直接原因，剪切层与腔内流动相互作用是导致腔内出现强烈噪声的源泉。因此，在凹腔流动数值模拟研究中，对剪切层运动的精准模拟是揭示凹腔流动机理的基础和前提。
网格作为整个数值计算的第一步，网格生成往往占据整个计算周期人力时间的大部分时间，而且网格质量的好坏直接关系到计算结果的精度。通常情况下，将网格划分得越精细，对模型的逼近程度越高，数值计算结果越准确，但是过大的网格量会使数值模拟的时间变长。非结构网格没有规则的拓扑关系，能够较好处理边界，对于复杂的几何外形具有很强的适应性，可以任意布置网格节点和单元，很容易控制网格的大小，成熟的网格生成软件可在几小时内生成一套完整的非结构网格；但是对于凹腔剪切层流动区域，由于边上的中心点与网格中心不在同一流线上，在垂直流线的地方存在梯度，其边上的物理值与网格中心的物理值就会产生偏差，非结构网格会比结构网格产生更大的数值耗散。结构网格每个单元之间都是规则排列的，相邻点的关系明确，与计算区域中流体的流动方向有很好的一致性，能够较好模拟自由剪切层流动；但在生成结构网格时，几乎仍然依靠手工方式将复杂区域分解为规则的子区域，同时由于网格块之间拓扑结构限制苛刻，为匹配局部的加密空间，必须对整体网格进行全局加密，导致网格体量大幅增加，增加了网格生成时间，也同时降低了数值计算的效率。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种凹腔流场计算方法，以解决现有技术中存在的技术缺陷。本申请实施例同时提供了一种凹腔流场计算装置，一种计算设备，以及一种计算机可读存储介质。
根据本申请实施例的第一方面，提供了一种凹腔流场计算方法，包括：
接收包含凹腔的目标模型物，以及所述目标模型物的流场参数；
生成所述目标模型物的表面网格，并基于所述凹腔的凹腔位置，在所述表面网格上选取待加密区域；
基于预设的加密参数，对所述待加密区域进行加密，并基于加密结果生成空间网格；
根据所述空间网格与所述流场参数，通过迭代算法计算得到流场信息与所述目标模型物的气动特性信息。
可选地，所述基于预设的加密参数，对所述待加密区域进行加密，并基于加密结果生成空间网格，包括：
基于预设的加密参数对所述待加密区域进行加密，得到凹腔区域空间网格；
根据预设的空间网格参数以及所述待加密区域外的所述表面网格，生成非凹腔区域空间网格，其中，所述凹腔区域空间网格与所述非凹腔区域空间网格组成所述空间网格。
可选地，所述生成所述目标模型物的表面网格，包括：
基于所述流场参数中包含的流场来流方向，以及所述凹腔位置，确定镜像切分面；
生成所述镜像切分面任意一侧的所述目标模型物的表面网格。
可选地，所述基于预设的加密参数，对所述待加密区域进行加密，并基于加密结果生成空间网格，包括：
基于所述加密参数，对所述待加密区域进行加密，得到半模凹腔区域空间网格；
根据所述半模凹腔区域空间网格以及所述待加密区域外的所述表面网格，生成半模空间网格；
基于所述半模空间网格，在所述镜像切分面另一侧镜像生成镜像半模空间网格，其中，所述半模空间网格与所述镜像半模空间网格组成所述空间网格。
可选地，所述基于所述凹腔的凹腔位置，在所述表面网格上选取待加密区域，包括：
根据所述凹腔位置，确定凹腔朝向、凹腔尺寸与凹腔壁面位置；
根据所述凹腔朝向与所述凹腔壁面位置，确定所述待加密区域位置，根据所述凹腔尺寸确定待加密区域尺寸；
根据所述待加密区域位置与所述待加密区域尺寸，在所述表面网格上选取所述待加密区域。
可选地，所述生成所述目标模型物的表面网格，包括：
基于预设的网格生成控制面板，设置所述表面网格的网格线密度参数；
根据所述网格线密度参数，生成所述目标模型物的所述表面网格。
可选地，所述根据所述空间网格与所述流场参数，通过迭代算法计算得到流场信息与所述目标模型物的气动特性信息，包括：
根据所述空间网格与所述流场参数，采用非结构流场解算器进行迭代运算，得到所述流场信息与所述气动特性信息。
根据本申请实施例的第二方面，提供了一种凹腔流场计算装置，包括：
接收模块，被配置为接收包含凹腔的目标模型物，以及所述目标模型物的流场参数；
表面网格生成模块，被配置为生成所述目标模型物的表面网格，并基于所述凹腔的凹腔位置，在所述表面网格上选取待加密区域；
空间网格生成模块，被配置为基于预设的加密参数，对所述待加密区域进行加密，并基于加密结果生成空间网格；
计算模块，被配置为根据所述空间网格与所述流场参数，通过迭代算法计算得到流场信息与所述目标模型物的气动特性信息。
根据本申请实施例的第三方面，提供了一种计算设备，包括：
存储器和处理器；
所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令时实现所述凹腔流场计算方法的步骤。
根据本申请实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该指令被处理器执行时实现所述凹腔流场计算方法的步骤。
根据本申请实施例的第五方面，提供了一种芯片，其存储有计算机程序，该计算机程序被芯片执行时实现所述凹腔流场计算方法的步骤。
本申请提供的凹腔流场计算方法，通过接收包含凹腔的目标模型物，以及所述目标模型物的流场参数；生成所述目标模型物的表面网格，并基于所述凹腔的凹腔位置，在所述表面网格上选取待加密区域；基于预设的加密参数，对所述待加密区域进行加密，并基于加密结果生成空间网格；根据所述空间网格与所述流场参数，通过迭代算法计算得到流场信息与所述目标模型物的气动特性信息。通过在凹腔上方的剪切层区域局部加密，仅少量增加网格数量，实现对凹腔流动剪切层区域的精准模拟，有效控制了网格总体数量，避免了全局采用结构网格局部加密整体网格量大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单地介绍，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附图。
图1是本申请一实施例提供的一种凹腔流场计算方法的流程图；
图2是本申请一实施例提供的一种凹腔流场计算方法的空间网格XOZ剖面分布图；
图3是本申请一实施例提供的一种凹腔流场计算方法的空间网格YOZ剖面分布图；
图4是本申请一实施例提供的一种凹腔流场计算方法的待加密区域的空间网格YOZ剖面分布图；
图5是本申请一实施例提供的一种凹腔流场计算方法的待加密区域的空间网格XOZ剖面分布图；
图6是本申请一实施例提供的一种凹腔流场计算方法的半模凹腔区域空间网格示意图；
图7是本申请一实施例提供的一种凹腔流场计算方法半模凹腔区域空间网格YOZ剖面分布图；
图8是本申请一实施例提供的一种凹腔流场计算方法半模凹腔区域空间网格XOY剖面分布图；
图9是本申请一实施例提供的一种应用于飞机弹仓的凹腔流场计算方法的处理流程图；
图10是本申请一实施例提供的一种凹腔流场计算方法的空间结构网格示意图；
图11是本申请一实施例提供的一种凹腔流场计算方法的空间结构网格XOZ剖面分布图；
图12是本申请一实施例提供的一种凹腔流场计算方法的凹腔后壁面监控点位置示意图；
图13是本申请一实施例提供的一种凹腔流场计算装置的结构示意图；
图14是本申请一实施例提供的一种计算设备的结构框图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
在本申请一个或多个实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请一个或多个实施例。在本申请一个或多个实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本申请一个或多个实施例中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请一个或多个实施例中可能采用术语第一、第二等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请一个或多个实施例范围的情况下，第一也可以被称为第二，类似地，第二也可以被称为第一。
首先，对本发明一个或多个实施例涉及的名词术语进行解释。
NNW-GridSatr：国产网格生成软件，综合利用拓扑空间论、计算共形几何、卷积神经网络等技术，有效提升了复杂几何外形的表面网格处理效率，实现各种附面层网格的全自动生成。
ICEM CFD：是一种专业的CAE前处理软件，其生成的结构网格可以不依赖于导入的几何形状，而是完全依赖于block的构建。
NNW-FlowStar：是中国空气动力研究与发展中心(CARDC)计算空气动力研究所（CAI）自主开发的，以“多体分离”为特色的国内第一款通用流体仿真软件。
在本申请中，提供了一种凹腔流场计算方法。本申请同时涉及一种凹腔流场计算装置、一种计算设备，以及一种计算机可读存储介质，在下面的实施例中逐一进行详细说明。
图1示出了根据本申请一实施例提供的一种凹腔流场计算方法的流程图，具体包括以下步骤：
步骤S102：接收包含凹腔的目标模型物，以及所述目标模型物的流场参数；
步骤S104：生成所述目标模型物的表面网格，并基于所述凹腔的凹腔位置，在所述表面网格上选取待加密区域；
步骤S106：基于预设的加密参数，对所述待加密区域进行加密，并基于加密结果生成空间网格；
步骤S108：根据所述空间网格与所述流场参数，通过迭代算法计算得到流场信息与所述目标模型物的气动特性信息。
其中，目标物模型为需要构建相应大规模网格的模型数据，其可以为用户扫描工件得到的扫描数据，或是用户使用建模工具制作的模型，目标物模型的种类与来源由实际使用场景决定，本实施例不进行限定。凹腔则可以理解为，如飞机开启的机腹弹仓，飞行器的进气道等，在目标模型物气动表面存在的凹陷外形，需要说明的是，凹腔的具体种类与形状由实际使用使用场景决定，本实施例不进行限定。流场参数为来流马赫数、攻角、侧滑角、静温、静压等参数，用于计算流场信息与气动特性信息，具体的流场参数选择由实际使用场景决定，本实施例不进行限定。
此外，流场信息包含流体的流速、流向、密度分布等相关参数，气动特征信息包含目标模型物在流场中受到的升力、阻力、侧力、滚转力矩、偏航力矩、俯仰力矩等相关参数，流场信息与气动特征信息中包含的具体参数类型由实际使用场景中的用户需求决定，本实施例不进行限定。表面网格为非结构混合表面网格，由三角形或四边形单元组成，需要说明的是生成目标模型物的表面网格的过程不唯一，如通过NNW-GridSatr、ICEM CFD等软件实现，具体的表面网格生成方式由实际使用场景决定，本实施例不进行限定。
基于此，接收目标模型物，以及目标模型物所处流场的流场参数，通过网格生成工具，生成目标模型物的非结构混合表面网格，并通过凹腔在目标模型物上的位置，在表面网格上选取待加密区域，对待加密区域加密，即实现对凹腔位置的表面网格进行加密，根据加密处理后的表面网格生成空间网格，通过表面网格生成空间网格的过程，可通过网格生成工具，如NNW-GridSatr、ICEM CFD等实现，具体采用的网格生成工具由实际使用场景决定，本实施例不进行限定。得到的目标模型物的空间网格如图2提供的一种凹腔流场计算方法的空间网格XOZ剖面分布图，以及图3提供的一种凹腔流场计算方法的空间网格YOZ剖面分布图所示，待加密区域的空间网格得到了加密，而非待加密区域的空间网格保持着非结构化混合网格的形式，最后通过得到的空间网格对流场信息与目标模型物的气动特性信息进行计算。
需要说明的是，对待加密区域加密的过程不唯一，如通过设置推进参数的方式进行网格推进加密，或通过插值的方式对网格进行加密等，具体的加密方式选择由实际使用场景决定，本实施例不进行限定。
综上，通过对凹腔区域的网格进行加密，而其余区域的网格不变，实现了仅少量增加网格数量，完成对凹腔流动剪切层区域的精准模拟，有效控制了网格总体数量，避免了全局采用结构网格局部加密整体网格量大的问题。
进一步的，对待加密区域的网格进行加密，并根据加密结果生成空间网格的过程，在本实施例中，具体实现方式如下：
基于预设的加密参数对所述待加密区域进行加密，得到凹腔区域空间网格；根据预设的空间网格参数以及所述待加密区域外的所述表面网格，生成非凹腔区域空间网格，其中，所述凹腔区域空间网格与所述非凹腔区域空间网格组成所述空间网格。
具体的，加密参数可以理解为，对待加密区域进行加密，得到的各个网格块的具体尺寸信息，如网格块的长度参数、宽度参数、高度参数，也可以是各个网格块相较于待加密区域的尺寸比例信息，如网格块的长度与待加密区域长度的比值，网格块的宽度与待加密区域宽度的比值，网格块的高度与待加密区域高度的比值，需要说明的是，加密参数的设定由实际使用场景决定，本实施例不进行限定。
基于此，通过预设的加密参数对待加密区域进行加密，得到凹腔区域的空间网格，如图4提供的一种凹腔流场计算方法的待加密区域的空间网格YOZ剖面分布图，与图5提供的一种凹腔流场计算方法的待加密区域的空间网格XOZ剖面分布图所示，其为结构化空间网格。此外，对于不是待加密区域的表面网格，则是通过预设的空间网格参数，使用网格生成工具，如NNW-GridSatr、ICEM CFD等生成对应的空间网格，需要说明的是，具体采用的网格生成工具由实际使用场景决定，本实施例不进行限定，以上得到的待加密区域的空间网格，和非待加密区域的空间网格共同做成了目标模型物的空间网格。
综上，通过在凹腔上方的剪切层区域，控制法向、横向、流向三个方向上的网格块保持均匀分布，保障了剪切层区域网格的长细比稳定，避免了非结构流场解算器对各向尺度偏差大的扁平结构网格模拟数值耗散大的问题，确保了凹腔区域的剪切层捕捉精度。
进一步的，对于目标模型物上的凹腔，其在大多数场景下，是对称结构的，故此可先对半模形式的凹腔进行处理，在本实施例中，具体实现方式如下：
基于所述流场参数中包含的流场来流方向，以及所述凹腔位置，确定镜像切分面；生成所述镜像切分面任意一侧的所述目标模型物的表面网格。
其中，流场来流方向为流场中的流体，在没有任何干扰情况下的流动方向，流场来流方向的矢量与镜像切分面平行，或流场来流方向的矢量在镜像切分面上。
基于此，通过流场来流方向确定镜像切分面的方向，并且通过凹腔位置，确定镜像切分面的位置，使镜像切分面经过凹腔的几何中心点。通过这种方式确定的镜像切分面，可以将凹腔关联的待加密区域，划分为对称的两个部分，后续通过对其中的一侧的网格进行处理，并将处理结果沿镜像切分面镜像生成，即可完成整个待划分区域的网格生成，大大降低了相关硬件设备的计算压力，提升了网格生成效率。
进一步的，对于通过镜像切分面划分的待加密区域，其对应的空间网格生成过程，在本实施例中，具体实现方式如下：
基于所述加密参数，对所述待加密区域进行加密，得到半模凹腔区域空间网格；根据所述半模凹腔区域空间网格以及所述待加密区域外的所述表面网格，生成半模空间网格；基于所述半模空间网格，在所述镜像切分面另一侧镜像生成镜像半模空间网格，其中，所述半模空间网格与所述镜像半模空间网格组成所述空间网格。
其中，对于被镜像切分面划分的待加密区域进行加密，其加密过程与上述未被划分的待加密区域进行加密相同，本实施例不再赘述，最终得到的半模凹腔区域空间网格，如图6提供的一种凹腔流场计算方法的半模凹腔区域空间网格示意图所示，进一步的，其不同方向上的剖面图如图7提供的一种凹腔流场计算方法半模凹腔区域空间网格YOZ剖面分布图，以及图8提供的一种凹腔流场计算方法半模凹腔区域空间网格XOY剖面分布图所示。此外，对于被镜像切分面划分的非待加密区域，生成对应的空间网格的过程，与上述的未被划分场景下的空间网格生成过程也相同，本实施例同样不再赘述。
进一步的，在表面网格上选取待加密区域的过程，在本实施例中，具体实现过程如下：
根据所述凹腔位置，确定凹腔朝向、凹腔尺寸与凹腔壁面位置；根据所述凹腔朝向与所述凹腔壁面位置，确定所述待加密区域位置，根据所述凹腔尺寸确定待加密区域尺寸；根据所述待加密区域位置与所述待加密区域尺寸，在所述表面网格上选取所述待加密区域。
其中，凹腔朝向包含了凹腔的开口方向，凹腔尺寸中包含了凹腔的长、宽、高参数，凹腔壁面位置中包含了凹腔各个壁面的位置，具体的包含上下两个壁面的位置，左右两个壁面的位置，以及前后两个壁面的位置，需要说明的是，凹腔朝向的凹腔壁面不存在实体。
基于此，通过凹腔朝向与凹腔壁面位置，确定凹腔上方的剪切层位置，在剪切层位置选取待加密位置，理想情况下，将凹腔位置的剪切层区域全部选取并处理，可以在后续得到最为精准的计算结果，然而实际使用场景中，往往不会选取全部的剪切层区域，只选取剪切层与凹腔内流体流动相互作用最为激烈的区域，以减少相关硬件设备的计算压力。
具体的，对待加密区域的选取，可以通过截取与凹腔尺寸的比例完成，如待加密区域的前、后，距离凹腔前、后壁面均为0.05L，待加密区域的上、下距离凹腔底部分别为0.95D、1.05D，待加密区域的右侧位于凹腔右壁面0.05W、待加密区域的左侧距离凹腔左壁面0.05W，其中L为凹腔的长度，W为凹腔的宽度，D为凹腔的深度。
综上，通过选取凹腔上方，剪切层与凹腔凹腔内流体流动相互作用最为激烈的区域，作为待加密区域，保障了生成的目标模型物的空间网格的针对性，基于空间网格计算流场信息与目标模型物的气动特性信息，计算得到的结果精准性也得到了保证，且相关的硬件计算压力有所降低，提升了运算效率，减少用户的等待时间，提升用户的使用体验。
进一步的，对于根据目标模型物生成的表面网格，还需要保障其有一定的网格密度，在本实施例中，具体实现方式如下：
基于预设的网格生成控制面板，设置所述表面网格的网格线密度参数；根据所述网格线密度参数，生成所述目标模型物的所述表面网格。
其中，用户可以通过网格生成控制面板，对表面网格的网格线密度参数进行控制，进一步的对生成的目标模型物的表面网格的网格线密度进行控制，保障了生成的表面网格不至于过分稀疏，以至于降低后续计算步骤得到的计算结果的精准度，也保障生成的表面网格不至于过分密集，以至于降低后续计算步骤的计算效率。
进一步的，对于流场信息与目标模型物的气动特性信息的计算，在本实施例中，具体实现方式如下：
根据所述空间网格与所述流场参数，采用非结构流场解算器进行迭代运算，得到所述流场信息与所述气动特性信息。
其中，非结构流场解算器的选择不唯一，如NNW-FlowStar、ICEM CFD等，具体的非结构流场解算器类型选择由实际使用场景决定，本实施例不进行限定。
下述结合附图9，以本申请提供的凹腔流场计算方法对飞机弹仓应用为例，对所述凹腔流场计算方法进行进一步说明。其中，图9示出了本申请一实施例提供的一种应用于飞机弹仓的凹腔流场计算方法的处理流程图，具体包括以下步骤：
S902：接收包含凹腔的目标模型物，以及所述目标模型物的流场参数。
具体的，接收腹部弹仓呈打开状态的飞机A的CAD数模，飞机A的弹仓几何尺寸为长457.2mm，宽101.6mm，深101.6mm，飞机A所处的流场，其来流马赫数Ma=5.04，攻角α=0°，侧滑角β=0°，静温T=54.82K，静压P=787.36Pa。
S904：基于所述流场参数中包含的流场来流方向，以及所述凹腔位置，确定镜像切分面。
具体的，根据流场来流方向以及弹仓的位置，将飞机A弹仓的数字外形进行对称划分，并以数字外形对称面一侧作为后续处理的目标。
S906：生成所述镜像切分面任意一侧的所述目标模型物的表面网格。
具体的，通过NNW-GridSatr一键生成飞机A数字外形对称面一侧的表面网格。其中通过NNW-GridSatr内置的网格生成控制面板，设置飞机A表面网格的网格密度参数，进一步的控制表面网格的网格稀疏。
S908：根据所述凹腔位置，确定凹腔朝向、凹腔尺寸与凹腔壁面位置。
S910：根据所述凹腔朝向与所述凹腔壁面位置，确定所述待加密区域位置，根据所述凹腔尺寸确定待加密区域尺寸。
S912：根据所述待加密区域位置与所述待加密区域尺寸，在所述表面网格上选取所述待加密区域。
具体的，将弹仓上方划分为待加密区域，该区域为411.39mm×45.72mm×10.2mm，距离弹仓前、后壁面22.6mm，距离弹仓底部分别为96.52mm、106.7，右侧位于弹仓对称面、左侧距离弹仓左壁面5.08mm。
S914：基于所述加密参数，对所述待加密区域进行加密，得到半模凹腔区域空间网格。
具体的，在待加密区域的法向、横向、流向分别按照0.3mm、1.0mm、1.5均匀布置网格线，得到半模凹腔区域空间网格。
S916：根据所述半模凹腔区域空间网格以及所述待加密区域外的所述表面网格，生成半模空间网格。
具体的，将待加密区域外的表面网格，通过NNW-GridSatr一键生成对应的空间网格，其中按照网格首层高度按照y+=1设置，首层高端选为0.0024mm，网格增长率为1.2，空间网格为三棱柱形或金字塔形网格。
S918：基于所述半模空间网格，在所述镜像切分面另一侧镜像生成镜像半模空间网格。
其中，所述半模空间网格与所述镜像半模空间网格组成所述空间网格。
具体的，沿对称面镜像生成另一侧空间网格，并与原始侧的空间网格合并为飞机A的全模空间网格。
S920：根据所述空间网格与所述流场参数，通过迭代算法计算得到流场信息与所述目标模型物的气动特性信息。
具体的，根据飞机A的全模空间网格，来流马赫数Ma=5.04，攻角α=0°，侧滑角β=0°，静温T=54.82K，静压P=787.36Pa，通过Flow-star非结构流场解算器进行迭代运算，得到流场信息和飞机A的气动特性信息。
其中，若采用相同首层高度、同样网格尺寸生成的飞机A的空间结构网格，如图10提供的一种凹腔流场计算方法的空间结构网格示意图，以及图11提供的一种凹腔流场计算方法的空间结构网格XOZ剖面分布图所示，其为匹配凹腔剪切层区域，与凹腔剪切层区域相关的物面网格都必须进行适配加密，整个空间网格总量，相较于本实施例采用所述凹腔流场计算方法生成的非结构混合网格的网格总量上升57%。
进一步的，通过试验模型测压点位置布置一系列压力监控点，重点考察凹腔后壁面上对称面处距离腔上沿距离18.42mm的监控点K18，如图12提供的一种凹腔流场计算方法的凹腔后壁面监控点位置示意图所示，其中本实施例采用所述凹腔流场计算方法生成的非结构混合网格，在K18点处的全局声压级计算值与实验室测得的实际值的比值为140.5dB，而采用相同首层高度、同样网格尺寸生成的空间结构网格，其K18点处的全局声压级与实验室测得的实际值的比值为145dB，可以看出本实施例生成的空间网格，其网格计算结果与实验结果相对误差更小，说明本实施例的凹腔流场计算方法能够提高凹腔全局声压级的计算精度。
综上所述，通过接收包含凹腔的目标模型物，以及所述目标模型物的流场参数；生成所述目标模型物的表面网格，并基于所述凹腔的凹腔位置，在所述表面网格上选取待加密区域；基于预设的加密参数，对所述待加密区域进行加密，并基于加密结果生成空间网格；根据所述空间网格与所述流场参数，通过迭代算法计算得到流场信息与所述目标模型物的气动特性信息。通过在凹腔上方的剪切层区域局部加密，仅少量增加网格数量，实现对凹腔流动剪切层区域的精准模拟，有效控制了网格总体数量，避免了全局采用结构网格局部加密整体网格量大的问题。并且通过局部结构网格加密，减小了凹腔剪切层模拟的计算误差，提高了凹腔典型位置全局声压级的计算精度。
与上述方法实施例相对应，本申请还提供了凹腔流场计算装置实施例，图13示出了本申请一实施例提供的一种凹腔流场计算装置的结构示意图。如图13所示，该装置包括：
接收模块1302，被配置为接收包含凹腔的目标模型物，以及所述目标模型物的流场参数；
表面网格生成模块1304，被配置为生成所述目标模型物的表面网格，并基于所述凹腔的凹腔位置，在所述表面网格上选取待加密区域；
空间网格生成模块1306，被配置为基于预设的加密参数，对所述待加密区域进行加密，并基于加密结果生成空间网格；
计算模块1308，被配置为根据所述空间网格与所述流场参数，通过迭代算法计算得到流场信息与所述目标模型物的气动特性信息。
一个可选的实施例中，所述空间网格生成模块1306进一步被配置为：
基于预设的加密参数对所述待加密区域进行加密，得到凹腔区域空间网格；根据预设的空间网格参数以及所述待加密区域外的所述表面网格，生成非凹腔区域空间网格，其中，所述凹腔区域空间网格与所述非凹腔区域空间网格组成所述空间网格。
一个可选的实施例中，所述表面网格生成模块1304进一步被配置为：
基于所述流场参数中包含的流场来流方向，以及所述凹腔位置，确定镜像切分面；生成所述镜像切分面任意一侧的所述目标模型物的表面网格。
一个可选的实施例中，所述空间网格生成模块1306进一步被配置为：
基于所述加密参数，对所述待加密区域进行加密，得到半模凹腔区域空间网格；根据所述半模凹腔区域空间网格以及所述待加密区域外的所述表面网格，生成半模空间网格；基于所述半模空间网格，在所述镜像切分面另一侧镜像生成镜像半模空间网格，其中，所述半模空间网格与所述镜像半模空间网格组成所述空间网格。
一个可选的实施例中，所述表面网格生成模块1304进一步被配置为：
根据所述凹腔位置，确定凹腔朝向、凹腔尺寸与凹腔壁面位置；根据所述凹腔朝向与所述凹腔壁面位置，确定所述待加密区域位置，根据所述凹腔尺寸确定待加密区域尺寸；根据所述待加密区域位置与所述待加密区域尺寸，在所述表面网格上选取所述待加密区域。
一个可选的实施例中，所述表面网格生成模块1304进一步被配置为：
基于预设的网格生成控制面板，设置所述表面网格的网格线密度参数；根据所述网格线密度参数，生成所述目标模型物的所述表面网格。
一个可选的实施例中，所述计算模块1308进一步被配置为：
根据所述空间网格与所述流场参数，采用非结构流场解算器进行迭代运算，得到所述流场信息与所述气动特性信息。
本申请提供的凹腔流场计算装置，通过接收包含凹腔的目标模型物，以及所述目标模型物的流场参数；生成所述目标模型物的表面网格，并基于所述凹腔的凹腔位置，在所述表面网格上选取待加密区域；基于预设的加密参数，对所述待加密区域进行加密，并基于加密结果生成空间网格；根据所述空间网格与所述流场参数，通过迭代算法计算得到流场信息与所述目标模型物的气动特性信息。通过在凹腔上方的剪切层区域局部加密，仅少量增加网格数量，实现对凹腔流动剪切层区域的精准模拟，有效控制了网格总体数量，避免了全局采用结构网格局部加密整体网格量大的问题。并且通过局部结构网格加密，减小了凹腔剪切层模拟的计算误差，提高了凹腔典型位置全局声压级的计算精度。
上述为本实施例的一种凹腔流场计算装置的示意性方案。需要说明的是，该凹腔流场计算装置的技术方案与上述的凹腔流场计算方法的技术方案属于同一构思，凹腔流场计算装置的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述凹腔流场计算方法的技术方案的描述。此外，装置实施例中的各组成部分应当理解为实现该程序流程各步骤或该方法各步骤所必须建立的功能模块，各个功能模块并非实际的功能分割或者分离限定。由这样一组功能模块限定的装置权利要求应当理解为主要通过说明书记载的计算机程序实现该解决方案的功能模块构架，而不应当理解为主要通过硬件方式实现该解决方案的实体装置。
图14示出了根据本申请一实施例提供的一种计算设备1400的结构框图。该计算设备1400的部件包括但不限于存储器1410和处理器1420。处理器1420与存储器1410通过总线1430相连接，数据库1450用于保存数据。
计算设备1400还包括接入设备1440，接入设备1440使得计算设备1400能够经由一个或多个网络1460通信。这些网络的示例包括公用交换电话网（PSTN）、局域网（LAN）、广域网（WAN）、个域网（PAN）或诸如因特网的通信网络的组合。接入设备1440可以包括有线或无线的任何类型的网络接口（例如，网络接口卡（NIC））中的一个或多个，诸如IEEE802.11无线局域网（WLAN）无线接口、全球微波互联接入（Wi-MAX）接口、以太网接口、通用串行总线（USB）接口、蜂窝网络接口、蓝牙接口、近场通信（NFC）接口，等等。
在本申请的一个实施例中，计算设备1400的上述部件以及图14中未示出的其他部件也可以彼此相连接，例如通过总线。应当理解，图14所示的计算设备结构框图仅仅是出于示例的目的，而不是对本申请范围的限制。本领域技术人员可以根据需要，增添或替换其他部件。
计算设备1400可以是任何类型的静止或移动计算设备，包括移动计算机或移动计算设备（例如，平板计算机、个人数字助理、膝上型计算机、笔记本计算机、上网本等）、移动电话（例如，智能手机）、可佩戴的计算设备（例如，智能手表、智能眼镜等）或其他类型的移动设备，或者诸如台式计算机或PC的静止计算设备。计算设备1400还可以是移动式或静止式的服务器。
其中，处理器1420用于执行如所述凹腔流场计算方法各步骤的计算机可执行指令。
上述为本实施例的一种计算设备的示意性方案。需要说明的是，该计算设备的技术方案与上述的凹腔流场计算方法的技术方案属于同一构思，计算设备的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述凹腔流场计算方法的技术方案的描述。
本申请一实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，该指令被处理器执行时以用于执行所述凹腔流场计算方法各步骤。
上述为本实施例的一种计算机可读存储介质的示意性方案。需要说明的是，该存储介质的技术方案与上述的种凹腔流场计算方法的技术方案属于同一构思，存储介质的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述种凹腔流场计算方法的技术方案的描述。
本申请一实施例还提供一种芯片，其存储有计算机程序，该计算机程序被芯片执行时实现所述种凹腔流场计算方法的步骤。
上述对本申请特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的 范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
所述计算机指令包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本申请所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上公开的本申请优选实施例只是用于帮助阐述本申请。可选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本申请的内容，可作很多的修改和变化。本申请选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本申请的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本申请。本申请仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种凹腔流场计算方法，其特征在于，包括：
接收包含凹腔的目标模型物，以及所述目标模型物的流场参数；
生成所述目标模型物的表面网格，并基于所述凹腔的凹腔位置，在所述表面网格上选取待加密区域；
基于预设的加密参数，对所述待加密区域进行加密，并基于加密结果生成空间网格，具体的，基于预设的加密参数对所述待加密区域进行加密，得到凹腔区域空间网格，根据预设的空间网格参数以及所述待加密区域外的所述表面网格，生成非凹腔区域空间网格，其中，所述凹腔区域空间网格与所述非凹腔区域空间网格组成所述空间网格；或基于所述流场参数中包含的流场来流方向，以及所述凹腔位置，确定镜像切分面，生成所述镜像切分面任意一侧的所述目标模型物的表面网格，基于所述加密参数，对所述待加密区域进行加密，得到半模凹腔区域空间网格，根据所述半模凹腔区域空间网格以及所述待加密区域外的所述表面网格，生成半模空间网格，基于所述半模空间网格，在所述镜像切分面另一侧镜像生成镜像半模空间网格，其中，所述半模空间网格与所述镜像半模空间网格组成所述空间网格；
根据所述空间网格与所述流场参数，通过迭代算法计算得到流场信息与所述目标模型物的气动特性信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述凹腔的凹腔位置，在所述表面网格上选取待加密区域，包括：
根据所述凹腔位置，确定凹腔朝向、凹腔尺寸与凹腔壁面位置；
根据所述凹腔朝向与所述凹腔壁面位置，确定所述待加密区域位置，根据所述凹腔尺寸确定待加密区域尺寸；
根据所述待加密区域位置与所述待加密区域尺寸，在所述表面网格上选取所述待加密区域。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成所述目标模型物的表面网格，包括：
基于预设的网格生成控制面板，设置所述表面网格的网格线密度参数；
根据所述网格线密度参数，生成所述目标模型物的所述表面网格。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述空间网格与所述流场参数，通过迭代算法计算得到流场信息与所述目标模型物的气动特性信息，包括：
根据所述空间网格与所述流场参数，采用非结构流场解算器进行迭代运算，得到所述流场信息与所述气动特性信息。
5.一种凹腔流场计算装置，其特征在于，包括：
接收模块，被配置为接收包含凹腔的目标模型物，以及所述目标模型物的流场参数；
表面网格生成模块，被配置为生成所述目标模型物的表面网格，并基于所述凹腔的凹腔位置，在所述表面网格上选取待加密区域；
空间网格生成模块，被配置为基于预设的加密参数，对所述待加密区域进行加密，并基于加密结果生成空间网格，具体的，基于预设的加密参数对所述待加密区域进行加密，得到凹腔区域空间网格，根据预设的空间网格参数以及所述待加密区域外的所述表面网格，生成非凹腔区域空间网格，其中，所述凹腔区域空间网格与所述非凹腔区域空间网格组成所述空间网格；或基于所述流场参数中包含的流场来流方向，以及所述凹腔位置，确定镜像切分面，生成所述镜像切分面任意一侧的所述目标模型物的表面网格，基于所述加密参数，对所述待加密区域进行加密，得到半模凹腔区域空间网格，根据所述半模凹腔区域空间网格以及所述待加密区域外的所述表面网格，生成半模空间网格，基于所述半模空间网格，在所述镜像切分面另一侧镜像生成镜像半模空间网格，其中，所述半模空间网格与所述镜像半模空间网格组成所述空间网格；
计算模块，被配置为根据所述空间网格与所述流场参数，通过迭代算法计算得到流场信息与所述目标模型物的气动特性信息。
6.一种计算设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器；
所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令实现权利要求1至4任意一项所述的方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现权利要求1至4任意一项所述的方法的步骤。
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