WO2017084106A1 - 一种数值模拟飞行器流场的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一方面涉及一种模拟飞行器流场的数值计算仿真系统。该数值计算仿真系统可以包括计算机可读的存储媒介，存储媒介包括数据接收模块可以接收数据，网格处理模块可以对接收的数据进行飞行器流场的网格处理生成处理结果，计算求解模块可以根据网格处理结果求解计算控制方程生成飞行器流场计算结果，结果分析模块可以对生成的飞行器流场计算结果进一步分析生成分析结果，处理器可以执行所述计算机可读的存储媒介存储的可执行模块。本发明另一方面涉及一种模拟飞行器流场的数值计算仿真方法，包括接收数据，根据接收的数据进行飞行器流场的网格处理，求解计算控制方程得到处理后的流场计算结果，进一步分析提取飞行器流场的计算结果等。
Description
本发明涉及一种数值计算仿真系统及方法，尤其适用于涉及流体计算仿真和设计等，如飞行器流场的数值模拟等。
随着计算机的发展和数值计算方法的进步，计算流体力学(Computational Fluid Dynamic，简称CFD)已经可以处理越来越多的复杂问题。计算流体力学、理论流体力学、实验流体力学是流体力学研究工作的三种主要手段，相辅相成。理论分析为实验和计算研究提供依据；实验为数值研究提供数据并验证计算结果；数值计算则是特殊意义下的实验。数值计算具有更大的自由度和灵活性，可以进行“物理实验”不可能或很难进行的实验。计算流体力学是使用数值方法在计算机中对流体力学的控制方程进行求解，从而预测流场的流动。其中，计算流体力学主要涉及流体无粘绕流和粘性流动。无粘绕流包括低速流、跨声速流、超声速流等；粘性流动包括湍流、边界层流动等。
流体力学的应用领域遍及基础工业的各个方面，除了航空航天、气象预报和油气开采等领域外，还包括汽车车型空气动力学优化、风扇及运动物体空气噪音源的分析和降低、热对流及热传输对于器件乃至环境的影响等，随着新兴工业的诞生，流体力学的应用也扩展到微流、多相流、非牛顿流以及其他复杂流体。
发明内容
本发明一方面是关于一种模拟飞行器流场的数值计算仿真系统，根据其中一个实施例，该数值计算仿真系统包括一种计算机可读的存储媒介，所述存储媒介存储可执行模块，该存储媒介包括数据接收模块，所述数据接收模块能够接收数据；网格处理模块，所述网格处理模块能够对接收的数据进行飞行器流场的网格处理，生成网格处理结果；计算求解模块，所述计算求解模块能够根据网格处理
结果求解计算控制方程生成飞行器流场计算结果；结果分析模块，所述结果分析模块能够对生成的飞行器流场计算结果进一步分析生成分析结果。一个处理器，所述处理器能够执行所述计算机可读的存储媒介存储的可执行模块。
根据本发明的另一个实施例，该数值计算仿真系统进一步包括一个数据库，所述数据库能够储存所述的接收数据、网格处理结果、计算结果、分析结果。
根据本发明的另一个实施例，该数值计算仿真系统的网格处理模块进一步包括网格生成单元、网格分区单元、节点属性标记单元、壁面距离计算单元。
根据本发明的另一个实施例，该数值计算仿真系统的控制方程包括Euler方程、N-S方程组、格子玻尔兹曼方程。
根据本发明的另一个实施例，该数值计算仿真系统的计算求解模块进一步包括收集单元、初始化单元、求解器单元、湍流单元、边界条件单元、结果输出单元。
根据本发明的另一个实施例，该数值计算仿真系统的网格生成单元生成的网格包括表面网格、四面体网格、六面体网格、棱柱体网格(边界层网格)、四面体与六面体混合网格、笛卡尔网格。
根据本发明的另一个实施例，该数值计算仿真系统的节点属性标记单元的节点属性包括流体节点、固体节点和边界节点。
根据本发明的另一个实施例，该数值计算仿真系统的湍流单元求解计算模型包括零方程模型、一方程模型、Spalart-Allmaras模型、k-epsilon模型、k-omega模型、RNG k-epsilon模型、Realizable k-epsilon模型、RSM模型、ASM模型、SGS模型、BGK模型、MRT-LBM模型、SRT-LBM模型、格子玻尔兹曼模型、不可压格子玻尔兹曼模型、热格子玻尔兹曼模型、非均匀网格的格子玻尔兹曼模型。
根据本发明的另一个实施例，该数值计算仿真系统的结果分析模块进一步分析的结果包括速度、压力、密度、温度、整体流场的宏观物理量、指定截面的宏观物理量、气动力、气动力矩、计算域的几何模型及网格分析、矢量图(如速度矢量线)、等值线图、填充型的等值线图(云图)、XY散点图、粒子轨迹图、模拟流动效果、图像处理功能。
本发明另一方面是关于一种模拟飞行器流场的数值计算仿真方法，根据其中
一个实施例，该数值计算仿真方法，包括接收数据；根据所述数据处理飞行器流场的网格；根据所述飞行器流场的网格求解计算控制方程的飞行器流场计算结果；进一步提取所述飞行器流场计算结果进行分析。
根据本发明的另一个实施例，该数值计算方法的接收数据包括几何文件、控制参数、网格文件。
根据本发明的另一个实施例，该数值计算方法的控制参数包括网格类型、控制方程、模型、计算精度。
根据本发明的另一个实施例，该数值计算方法的网格类型包括贴体网格、分区网格、笛卡尔网格、自适应直角网格、多重网格、结构化网格、非结构化网格、杂交网格。
根据本发明的另一个实施例，该数值计算方法的控制方程包括Euler方程、N-S方程、格子玻尔兹曼方程。
根据本发明的另一个实施例，该数值计算方法模型包括零方程模型、一方程模型、Spalart-Allmaras模型、k-epsilon模型、k-omega模型、RNG k-epsilon模型、Realizable k-epsilon模型、RSM模型、ASM模型、SGS模型、BGK模型、MRT-LBM模型、SRT-LBM模型、格子玻尔兹曼模型、不可压格子玻尔兹曼模型、热格子玻尔兹曼模型、非均匀网格的格子玻尔兹曼模型。
根据本发明的另一个实施例，该数值计算方法的接收数据包括用户输入数据和非用户输入数据，所述的非用户输入数据来源包括服务器、通信终端。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本发明应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构和操作。
图1所示的是数值计算仿真系统的一种示例系统配置的示意图。
图2所示的是数值计算仿真系统的模块示意图。
图3所示的是数值计算仿真流程图。
图4所示的是网格处理模块的结构示意图。
图5所示的是计算求解模块的结构示意图。
图6所示的是数值计算仿真系统的一种计算求解流程图。
图7-a所示的是数值计算仿真系统解决雷诺数为20的圆柱绕流问题结果示意图。
图7-b所示的是数值计算仿真系统解决雷诺数为100的圆柱绕流问题结果示意图。
图8-a所示的是DLR-F6翼身组合体在零度攻角时速度场分布侧视图。图8-b所示的是DLR-F6翼身组合体在零度攻角时压力场分布侧视图。
图9-a所示的是DLR-F6翼身组合体在零度攻角时速度场分布侧视图。
图9-b所示的是DLR-F6翼身组合体在零度攻角时压力场分布侧视图。
图10所示的是实现数值计算仿真系统及方法的设备结构示意图。
详细描述
如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本说明书描述的“数值计算模拟”、“数值计算仿真”、“数值仿真”、“数值模拟”、“仿真计算”、“计算仿真”、“数值计算”、“数值分析”等是可互换的，是指研究并解决数学问题的数值近似解方法，在计算机等计算求解设备上使用的求解数学问题的方法。计算流体力学是指使用数值方法在计算机等计算求解设备中对流体力学的控制方程进行求解，从而预测流场的流动。计算流体力学求解的领域包括但不限于工程设计(如汽车、列车、航空、航天、核工业、建筑业等)，流体交互的设备(如泵、化学装置、通风系统、食品的冷冻冷藏等)，计算机图形学(如模拟动画或游戏的流体)等。
本发明的不同实施例应用场景包括但不限于网页、浏览器插件、客户端、定制系统、企业内部分析系统、人工智能机器人等一种或多种组合。以上对适用领域的描述仅仅是具体的示例，不应被视为是唯一可行的实施方案。显然，对于本
领域的专业人员来说，在了解一种数值计算仿真系统及方法的基本原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对实施上述方法和系统的应用领域形式和细节上的各种修正和改变，但是这些修正和改变仍在以上描述的范围之内。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本发明应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构和操作。
图1所示的是数值计算仿真系统的一种示例系统配置的示意图。示例系统配置100可以包含但不限于一个或多个数值计算仿真系统101、一个或多个网络系统102和一个或多个客户端系统103。数值计算仿真系统101可以是一个服务器，也可以是一个服务器群组。一个服务器群组可以是集中式的，例如数据中心。一个服务器群组也可以是分布式的，例如一个分布式系统。数值计算仿真系统101可以是本地的，也可以是远程的。网络102可以是单一网络，也可以是多种网络组合的。网络102可以包括但不限于局域网、广域网、公用网络、专用网络、无线局域网、虚拟网络、都市城域网、公用开关电话网络等一种或多种组合。网络102可以包括多种网络接入点，如有线或无线接入点、基站或网络交换点，通过以上接入点使数据源连接网络102并通过网络发送数据。客户端系统103可以包括但不限于手机103-1、笔记本电脑103-2、台式机103-3等一种或多种组合。客户端系统103可以通过网络系统102与数值计算仿真系统101通信。客户端系统103与数值计算仿真系统101的通信包括但不限一对一、一对多、多对一、多对多等。在一个实施例中，客户端系统103可以运行网络浏览器，网络浏览器可以与运行在数值计算仿真系统101上的网络连接系统进行交互。客户端系统103可以用于接收用户输入的数据，也可以根据示例的用户界面向用户显示。显示的内容可以是交互式界面，也可以是非交互式界面。交互式界面可以是显示数值计算仿真系统101内部处理的各种条件输入，也可以是显示分析后的结果。客户端系统103可以同时面向包括但不限于一个或多个用户。例如，不同客户端系统103同时显示同一个数值计算仿真系统101计算分析的结果。又例如，同一个客户端系统103显示不同的数值计算仿真系统101计算分析的结果。再例如，一个
客户端系统103输入需要处理的条件，另一个客户端系统103显示数值计算仿真系统101计算分析的结果。
图2所示的是数值计算仿真系统的模块示意图。数值计算仿真系统101可以包含但不限于一个或多个数据接收模块201、一个或多个网格处理模块202、一个或多个计算求解模块203、一个或多个结果分析模块204、一个或多个系统数据库205。数值计算仿真系统101的模块部分或全部可以与网络102连接。数值计算仿真系统101的模块可以是集中式的也可以是分布式的。数值计算仿真系统101的一个或多个模块可以是本地的也可以是远程的。数据接收模块201可以用于接收数据文件。数据文件可以包括但不限于几何文件、控制参数、已处理后的网格文件等一种或多种组合。几何文件的获取方式可以是直接的(例如直接通过网络102从一个或多个客户端系统103获取数据)也可以是间接的(例如通过网格处理模块202、计算求解模块203、结果分析模块204、系统数据库205来获取)。网格处理模块202可以用于几何文件的网格处理。网格处理包括但不限于贴体网格、分区网格、自适应直角网格、多重网格等一种或多种组合。多重网格的基本思路是在粗网格上迭代若干步后，得到一个比较精确地结果，然后再用这个结果为初始值，进行细网格上的迭代。计算求解模块203可以用于求解网格处理后的流场情况。求解流场的方法包括但不限于有限差分法、有限体积法、有限元法、谱方法、格子玻尔兹曼法、无网格法等一种或多种组合。计算求解可以是并行计算，也可以是串行计算。并行计算可以是数据并行的，也可以是任务并行的。结果分析模块204可以用于分析计算结果。分析的计算结果可以是整体流场的宏观物理量，也可以是指定截面的流场宏观物理量。宏观物理量的分析可以包括但不限于速度、压力、密度、气动力矩等一种或多种组合。系统数据库205主要用于存储从客户端系统103接收的数据和数值计算仿真系统101工作中产生的各种数据。系统数据库205可以是本地的，也可以是远程的。系统数据库与系统其他模块间的连接或通信可以是有线的，也可以是无线的。
数据接收模块201可以用于接收数据文件。数据文件可以包括但不限于几何文件、控制参数、已处理后的网格文件等一种或多种组合。几何文件的获取方式可以是直接的(例如直接通过网络102从一个或多个客户端系统103获取数据)也可以是间接的(例如通过网格处理模块202、计算求解模块203、结果分析模
块204、系统数据库205来获取)。例如，数据接收模块201可以接收几何文件，几何文件可以是未经处理的，也可以是处理后不符合要求再处理的。又例如，数据接收模块201可以接收处理后的网格文件，进一步地，数据接收模块201分析该网格文件符合要求，若符合要求可以直接进入计算求解模块203计算流场情况，若不符合要求可以进入网格处理模块202进行网格再处理。数据接收模块201可以接收客户端系统103输入的数据，也可以接收系统数据库205输入的数据。数据可以是原始数据，也可以是经过其他模块(如网格处理模块202、计算求解模块203、结果分析模块204、系统数据库205)处理后的数据。
网格处理模块202可以接收数据接收模块201输入的数据，也可以直接接收客户端系统103输入的数据。网格处理模块202也可以将接收到的数据传输给计算求解模块203以进行计算和处理。网格处理模块202也可以将接收到的数据传输到结果分析模块204。网格处理模块202可以接收计算求解模块203发送的请求，也可以按照该请求访问系统数据库205，以获取需要的数据。需要的数据被获取之后，网格处理模块202可以将该数据传输给计算求解模块203。网格处理模块202可以接收结果分析模块204发送的请求，也可以按照该请求访问系统数据库205，以获取需要的数据。需要的数据被获取之后，网格处理模块202可以将该数据传输到结果分析模块204。计算求解模块203可以接收网格处理模块202发送的请求，也可以按照该请求访问系统数据库205，以获取需要的数据。需要的数据被获取之后，计算求解模块203可以将该数据传输给网格处理模块204。计算求解模块203可以接收结果分析模块204发送的请求，也可以按照该请求访问系统数据库205，以获取需要的数据。需要的数据被获取之后，计算求解模块203可以将该数据传输给结果分析模块204。结果分析模块204可以接收网格处理模块202发送的请求，也可以按照该请求访问系统数据库205，以获取需要的数据。需要的数据被获取之后，结果分析模块204可以将该数据传输给网格处理模块202。结果分析模块204可以接收计算求解模块203发送的请求，也可以按照该请求访问系统数据库205，以获取需要的数据。需要的数据被获取之后，结果分析模块204可以将该数据传输给计算求解模块203。
网格处理模块202可以用于几何文件的网格处理和/或根据要求确认划分网格。网格处理包括但不限于贴体网格、分区网格、笛卡尔网格、自适应直角网格、
多重网格、结构化网格、非结构化网格等一种或多种组合。多重网格的基本思路是在粗网格上迭代若干步后，得到一个比较精确地结果，然后再用这个结果为初始值，进行细网格上的迭代。结构化网格是网格区域内所有的内部点都具有相同的毗邻单元，可以是四边形的，也可以是六面体的。非结构化网格是网格区域内的内部点不具有相同的毗邻单元，可以是三角形的，也可以是四面体的。网格处理模块202处理的几何图形可以是二维的，也可以是三维的。
网格处理模块202可以通过向客户端系统103发送请求，以获取需要的数据。网格处理模块202在获取需要的数据后，可以将所获得的数据进行下一步处理或者存储在系统数据库205中。网格处理模块202也可以通过向系统数据库205发送请求，以获取存储在系统数据库205中的数据。可选择地，系统数据库205也可以直接向客户端系统103发送请求，获取的数据可以被存储在系统数据库205中。客户端系统103可以是服务器、通信终端等。进一步地，服务器可以是web服务器、文件服务器、系统数据库服务器、FTP服务器、应用程序服务器、代理服务器等，或者上述服务器的任意组合。通信终端可以是手机、个人电脑、可穿戴设备、平板电脑、智能电视等，或者上述通信终端的各种组合。网格处理模块202获取的数据可以包括但不限于几何文件、控制参数、已处理后的网格文件等一种或多种组合。例如，网格处理模块202直接接收客户端系统103输入的未处理的几何文件，网格处理模块202判断为未处理几何文件后，对该几何文件进行网格划分等处理，将处理后的几何文件发送给计算求解模块203。又例如，网格处理模块202接收客户端系统103输入的几何文件，网格处理模块202判断为已处理几何文件后，直接将该几何文件发送给计算求解模块203。
计算求解模块203可以用于求解计算流场的物理量。求解计算的控制方程可以是基于Euler方程组，也可以是基于N-S方程组(Navier-Stokes Equations)的，也可以是基于格子玻尔兹曼方程的。求解计算的离散化方法包括但不限于有限差分法、有限体积法、有限元法、边界元方法、谱方法、格子玻尔兹曼法、无网格法等一种或多种组合。求解计算流场的流体可以是无粘的也可以是有粘性的，可以是可压缩流体也可以是不可压缩流体，可以是层流也可以是湍流，可以是定常流动也可以是非定常流动。可以根据所模拟流体的物理特性，相应地选择相应的控制方程以及模拟方法。例如，针对无粘流体的流场计算可
以选用Euler方程组或者格子玻尔兹曼方程，针对有粘性流体的流场计算可以选用N-S方程组或者玻尔兹曼方程。针对湍流的数值模拟方法包括但不限于直接数值模拟(Direct Numerical Simulation，简称DNS)、大涡模拟法(Large Eddy Simulation，简称LES)、雷诺平均法(Reynolds-averaged Navier-Stokes equations，简称RANS)、分离涡流模拟(Detached Eddy Simulation，简称DES)等一种或多种组合。求解计算的湍流模型可以包括但不限于零方程模型、一方程模型、Spalart-Allmaras模型、k-epsilon模型、k-omega模型、RNG(Ren ormalization group)k-epsilon模型、Realizable k-epsilon模型、Reynolds应力方程模型(Reynolds Stress equation Model，简称RSM)、代数应力方程模型(Algebraic Stress equation Model，简称ASM)、亚格子尺度模型(Subgrid-scale Model，简称SGS)、BGK(Bhatnagar-Gross-Krook)模型、MRT-LBM(Multi-relaxation-time Lattice Boltzmann Method)模型、SRT-LBM(Single-relaxation-time Lattice Boltzmann Method)模型、格子玻尔兹曼模型(例如DmQn模型)等一种或多种组合。在一个实施例中，求解计算的控制方程是N-S方程组，离散方法是有限体积法。在另一个实施例中，求解计算的控制方程是Boltzmann-BGK方程，离散方法是对时间和空间离散的方法，而采用的离散速度模型是DmQn模型。连续的Boltzmann方程式如下所示，
其中，∫(f′1f′2-f1f2)g dΩdξ2为碰撞项。BGK模型可以简化Boltzmann方程碰撞项，其中碰撞的过程是改变分布函数f使其趋向平衡态分布函数f(eq)的过程，Boltzmann-BGK方程式如下所示，
其中，λ为分布函数的弛豫时间，f(eq)是Maxwell-Boltzmann局部平衡分布函数，
其中，R表示玻尔兹曼常数，T表示温度。离散速度模型DmQn模型可以把平衡分布函数表示如下，
其中，ωi为权系数，可以是粒子速度的函数；
为格子声速。离散速度模型DmQn模型可以包括但不限于D1Q3、D1Q5、D2Q7、D2Q9、D3Q15、D3Q19等一种或多种组合。在一个实施例中，离散速度模型是D2Q9。在另一个实施例中，离散速度模型是D3Q19。
结果分析模块204可以用于分析计算结果。分析的计算结果可以包括但不限于速度、压力、密度、温度、整体流场的宏观物理量、指定截面的宏观物理量等宏观物理量。分析的计算结果也可以包括，但不限于，诸微观物理量，如分布函数，以及平衡分布函数的局部及全局表现，局部粘性系数的计算与比对，局部声速的计算与比对。同时，分析的计算结果也可以包括，但不限于，气动力、气动力矩、计算域的几何模型及网格分析、矢量图(如速度矢量线)、等值线图、填充型的等值线图(云图)、XY散点图、粒子轨迹图、模拟流动效果、图像处理功能等一种或多种组合。结果分析模块204分析计算的结果形式可以包括但不限于文字、图片、动画等一种或多种组合。计算结果的类型可以包括但不限于txt、ASCII、MIME等一种或多种组合。计算结果的文件格式可以包括但不限于csv、pdf、doc、epub、mobi、caj、kdh、nh、bmp、jpg、png、jpeg、tiff、gif、mng、xpm、psd、psp、ufo、xcf、pcx、ppm、ps、eps、ai、fh、swf、fla、wmf、svg、dxf、cgm、ai等一种或多种组合。结果分析模块204可以是对计算求解后的结果进行分析，也可以是对网格处理后的结果直接分析，也可以是对系统数据库205中已存储的结果进行分析。
系统数据库205或系统内的其他存储设备泛指所有可以具有读/写功能的媒介。系统数据库205或系统内其他存储设备可以是系统内部的，也可以是系统的外接设备。系统数据库205或系统内其他存储设备的连接方式可以是有线的，也可以是无线的。系统数据库205或系统内其他存储设备可以包括但不限于层次式数据库、网络式数据库和关系式数据库等其中一种或多种组合。系统数据库205或系统内其他存储设备可以将信息数字化后再以利用电、磁或光学等方式的存储设备加以存储。系统数据库205或系统内其他存储设备可以用来存放各种信息例如程序和数据等。系统数据库205或系统内其他存储设备可以是利用电能方式存储信息的设备，例如各种存储器、随机存取存储器(Random Access Memory，
RAM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)等。系统数据库205或系统内其他存储设备可以是利用磁能方式存储信息的设备，例如硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘、闪存等。系统数据库205或系统内其他存储设备可以是利用光学方式存储信息的设备，例如CD或DVD等。系统数据库205或系统内其他存储设备可以是利用磁光方式存储信息的设备，例如磁光盘等。系统数据库205或系统内其他存储设备的存取方式可以是随机存储、串行访问存储、只读存储等一种或多种组合。系统数据库205或系统内其他存储设备可以是非永久记忆存储器，也可以是永久记忆存储器。以上提及的存储设备是列举了一些例子，该系统可以使用的存储设备并不局限于此。
系统数据库205发送的信息可以是直接从客户端系统103获取的数据，也可以是经过处理分析后的信息。经过处理分析的信息，可以是经过网格处理模块202处理后储存在系统数据库205的信息，也可以是经过求解计算模块203处理后的，也可以是经过结果分析模块204储存的信息。系统数据库205或系统内其他存储设备可以是本地的，也可以是远程的，也可以是云服务器上的。系统数据库205或系统内其他存储设备与其他模块信息传递的方式可以是有线的也可以是无线的，可以是直接的也可以是间接的，可以是同时进行的也可以是顺序进行的，可以是周期的也可以是非周期的等。
显然，对于本领域的专业人员来说，在了解数值计算仿真系统及方法的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对各个模块进行任意组合，或者构成子系统与其它模块连接，对实施上述方法和系统的应用领域形式和细节上的各种修正和改变，但是这些修正和改变仍在以上描述的范围之内。例如，数据接收模块201、网格处理模块202、计算求解模块203、结果分析模块204和系统数据库205可以是体现在一个系统中的不同模块，也可以是一个模块实现上述的两个或两个以上模块的功能，例如，计算求解模块203可以直接接收数据接收模块201输入的几何文件，该计算求解模块203可以处理网格同时也可以求解方程并分析结果，计算求解模块同时实现了网格处理模块202和结果分析模块204的功能，类似的变形仍在本发明的权利要求保护范围之内。又例如，结果分析模块205的分析结果可以直接显示在客户端系统103，也可以储存在系统数据库205中，需要查看该显示结果时，可以从系统数据库中直接读取。再例如，结果分析模块205的分
析结果直接显示在客户端系统103时，可以在同一个客户端系统103显示，也可以在不同的客户端系统103显示。
图3所示的是数值计算仿真流程图。数据在步骤301从客户端系统103中接收。客户端系统103可以包括但不限于服务器、通信终端一种或多种组合。进一步地，服务器可以是web服务器、文件服务器、数据库服务器、FTP服务器、应用程序服务器、代理服务器器等，或者上述服务器的任意组合。通信终端可以是手机、个人电脑、可穿戴设备、平板电脑、智能电视等，或则上述通信终端的任意组合。步骤301获取的数据可以包括但不限于几何文件、控制参数、已处理后的网格文件等一种或多种组合。接收的文件格式可以包括但不限于txt、ASCII、MIME等一种或多种组合。控制参数可以包括但不限于网格类型、控制方程、模型、计算精度等一种或多种组合。步骤301可以由数据接收模块201完成。
步骤301接收指令和数据后进入步骤302进行操作。数据接收后进行划分网格处理，网格处理包括但不限于贴体网格、分区网格、笛卡尔网格、自适应直角网格、多重网格、结构化网格、非结构化网格、杂交网格等一种或多种组合。结构化网格可以是单块网格，也可以是多块网格。多块网格可以是拼接网格，也可以是嵌套网格。笛卡尔网格可以是单重的，也可以是多重的。优选地，网格处理使用结构化网格。进一步优选地，网格处理使用多块网格。更进一步优选地，网格处理使用笛卡尔网格。网格处理的操作包括但不限于网格生成、网格分区、节点属性标记和壁面距离计算等一种或多种组合。处理网格步骤302可以由网格处理模块202完成。
网格生成可以包括但不限于表面网格、四面体网格、六面体网格、棱柱体网格(边界层网格)、四面体与六面体混合网格、全局笛卡尔网格等一种或多种组合。网格生成可以对输入的几何文件数据做适合计算使用的几何处理。网格分区可以根据已经生成的网格，经过分区生成复杂均衡的多块子网格，形成各区网格之间的数据通讯。网格分区可以包括但不限于根据外形特点分区、确定网格拓扑(例如流场变化剧烈的地方采用细密网格，远场区域选用稀疏网格)、边界曲线网格生成、边界曲面网格生成、物面网格生成、空间网格生成等一种或多种组合。网格加密技术的处理方程可以是基于格子玻尔兹曼方程的，也可以是基于离散后的速度玻尔兹曼方程。基于格子玻尔兹曼方程的网格加密技术可以包括但不限于
插值、泰勒展开、最小二乘格、多块或多重网格、区域分裂格子玻尔兹曼等一种或多种组合。基于离散速度玻尔兹曼方程的网格加密技术可以包括但不限于有限差分、有限体积、有限元格子玻尔兹曼法等一种或多种组合。节点属性标记可以区分包括但不限于流体节点、固体节点和边界节点。节点属性标记方法可以是根据定义节点与固体壁面边界的关系。节点位于边界外的属性可以标记为流体节点，节点位于边界上的属性可以标记为边界节点，节点位于边界内的属性可以标记为固体节点。壁面距离计算可以用来计算边界节点与固体壁面边界的距离。例如，当需要计算曲面边界条件是，需要使用壁面距离的结果。处理网格的结果可以存储在系统数据库205，也可以存储在网格处理模块202的内部存储设备。
系统获取网格处理后的结果后，可以进行流场求解计算(步骤303)。流场求解计算包括但不限于网格数据与参数输入、初始化计算、求解器单元的选择确定、湍流模型选择与实施、边界条件修正和结果输出等一种或多种组合。流场的求解计算可以由计算求解模块203完成。网格数据与参数输入选择的计算模式可以是串行的，也可以是并行的。并行计算模式下，各个进程不分主次，分别读入格子对应的子网格数据。参数输入包括但不限于确定模型、压力、密度、温度、速度、边界条件、平衡态分布函数等一种或多种组合。求解计算的湍流模型可以包括但不限于零方程模型、一方程模型、Spalart-Allmaras模型、k-epsilon模型、k-omega模型、RNG k-epsilon模型、Realizable k-epsilon模型、RSM模型、ASM模型、SGS模型、BGK模型、MRT-LBM模型、SRT-LBM模型、格子玻尔兹曼模型(例如DmQn模型)、不可压格子玻尔兹曼模型、热格子玻尔兹曼模型、非均匀网格的格子玻尔兹曼模型等一种或多种组合。求解器单元可以根据不同的控制方程来确定。控制方程可以是Euler方程，也可以是N-S方程，也可以是格子玻尔兹曼方程。作为本披露的具体实施例之一，格子玻尔兹曼方程的求解器单元可以将速度空间的分布函数转换到矩空间，结合求解计算的模型对粘性进行修正，在矩空间进行碰撞，将分布函数转换回速度空间，完成分布函数的迁移。边界条件类型可以包括但不限于速度边界条件、压力边界条件、周期性边界条件、标准反弹格式边界条件、修正反弹格式边界条件、半步式反弹边界条件、曲面边界条件等一种或多种组合。边界条件的处理方法包括但不限于固体壁面反弹与质量动量结合法、固体壁面反弹加调整分步法、水动力条件法、虚拟固体壁面法、固体
壁面反弹法、插值法等一种或多种组合。结果输出可以是计算得到的各个节点上分布函数的直接结果，也可以是将各个节点上的分布函数转化为宏观参数的结果。
求解计算的结果提取后输入到分析系统(如结果分析模块)，对结果进行进一步的分析(步骤304)，进一步的分析结果可以输出包括但不限于可视化的图、动画、数据文件、结果数据表等一种或多种组合。需要注意的是，上述对数值计算仿真系统流程的描述只是为了便于理解发明，不应被视为是本发明唯一可行的实施例。数值计算仿真系统也可以直接将接收的已处理网格文件进行求解计算(步骤303)，然后对求解计算的结果进行分析(步骤304)。可选择地，数值计算仿真系统也可以直接对接收的求解计算结果进行分析(步骤304)。
图4所示的是网格处理模块的结构示意图。网格处理模块202可以包含但不限于一个或多个网格生成单元401、一个或多个网格分区单元402、一个或多个节点属性标记单元403、一个或多个壁面距离计算单元404。网格处理模块202中的各个单元可以是独立的，也可以是部分单元合并一个单元的。网格处理模块202中的各个单元可以是本地的，也可以是远程的。网格处理模块202中，网格生成单元401可以对数据接收模块201的输入数据进行处理，根据几何文件和控制参数的定义，生成适合计算使用的网格。生成的网格可以包括但不限于表面网格、四面体网格、六面体网格、棱柱体网格(边界层网格)、四面体与六面体混合网格、全局笛卡尔网格等一种或多种组合。例如，输入的数据是三维几何图形，网格生成单元401可以对该几何图形处理后生成四面体网格。网格生成的结果可以存储在系统数据库205中，也可以存储在网格生成单元401的存储设备中，也可以存储在系统内其他存储设备。
网格分区单元402可以根据已经生成的网格，经过分区生成复杂均衡的多块子网格，形成各区网格之间的数据通讯。网格分区单元402也可以确定分区后生成复杂均衡的多块子网格，形成各区网格之间的数据通讯。网格分区可以包括但不限于根据外形特点分区、确定网格拓扑(例如流场变化剧烈的地方采用细密网格，远场区域选用稀疏网格)、边界曲线网格生成、边界曲面网格生成、物面网格生成、空间网格生成等一种或多种组合。网格加密技术的处理方程可以是基于格子玻尔兹曼方程的，也可以是基于离散后的速度玻尔兹曼方程。基于格子玻尔兹曼方程的网格加密技术可以包括但不限于插值、泰勒展开、最小二乘格、多块
或多重网格、区域分裂格子玻尔兹曼等一种或多种组合。基于离散速度玻尔兹曼方程的网格加密技术可以包括但不限于有限差分、有限体积、有限元格子玻尔兹曼法等一种或多种组合。例如，网格加密方法是多块网格，该方法基于标准格子玻尔兹曼方程，计算区域由几块网格组成，不同块内采用不同分辨率的网格，不同块之间通过边界连接。网格分区的结果可以存储在系统数据库205中，也可以存储在网格生成单元401的存储设备中，也可以存储在系统内其他存储设备。
节点属性标记单元403可以对网格边界进行属性标记。标记的节点属性可以包括但不限于流体节点、固体节点和边界节点。节点属性标记可以是在网格分区后标记，也可以是在网格分区前标记。节点属性标记的方法可以是根据节点与固体壁面边界的关系。例如，节点位于边界外的属性可以标记为流体节点，节点位于边界上的属性可以标记为边界节点，节点位于边界内的属性可以标记为固体节点。例如，节点属性标记单元403对生成后的网格进行属性标记。节点属性标记的结果可以存储在系统数据库205中，也可以存储在网格生成单元401的存储设备中，也可以存储在系统内其他存储设备。
壁面距离计算单元404可以用来计算标记后的节点与固体壁面边界的距离。壁面距离计算可以是针对湍流计算的，也可以是针对层流计算的。优选地，湍流计算时，湍流在近壁面演变为层流，使用壁面计算单元404计算节点与固体壁面边界的距离。标记后的节点包括但不限于流体节点、固体节点、边界节点等一种或多种组合。例如，当需要计算曲面边界条件是，需要使用壁面距离的结果。壁面距离的计算方法可以包括但不限于Possion方程方法、Eikonal方程方法、Hamilton-Jacobi方程方法等一种或多种组合。壁面距离计算的结果可以存储在系统数据库205，也可以存储在网格处理模块202的内部存储设备。
需要注意的是，以上对网格处理模块202的描述仅仅是本发明的具体实施例，不应被视为是唯一的实施例。显然，对于本领域的专业人员来说，在了解本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。
图5所示的是计算求解模块的结构示意图。计算求解模块203可以包括一个或多个收集单元501、一个或多个初始化单元502、一个或多个求解器单元503、
一个或多个湍流单元504、一个或多个边界条件单元505、一个或多个结果输出单元506。计算求解模块203中的各个单元可以是独立的，也可以是部分单元合并一个单元的。计算求解模块203中的各个单元可以是本地的，也可以是远程的。收集单元501接收计算求解的数据输入。输入的数据可以是来源于网格生成模块202的，也可以是来源于数据接收模块201的，也可以是来源于系统数据库205的。输入的数据可以包括但不限于网格数据、参数、计算模式、模型、边界条件、精度要求等一种或多种组合。网格数据可以是处理过的，也可以是没有处理过的。计算模式可以是串行的，也可以是并行的。并行计算模式下，各个进程不分主次，分别读入格子对应的子网格数据。参数输入包括但不限于确定模型、压力、密度、温度、速度、边界条件、平衡态分布函数等一种或多种组合。
初始化单元502可以把收集单元501输入的宏观物理量作为初始条件。初始化单元502可以执行的操作包括但不限于初始化并行进程编号、初始化每个进程对应的计算区域、初始化流场的宏观物理量、初始化分布函数等一种或多种组合。初始化的物理量包括但不限于压力、密度、温度、速度等一种或多种的组合。求解器单元503可以根据控制方程确定不同的求解器单元。控制方程可以是Euler方程，也可以是N-S方程，也可以是格子玻尔兹曼方程。作为本披露的一个具体实施例之一，基于N-S方程的求解器单元可以借助基函数来近似待求的流动变量，将该近似关系代入控制方程形成离散方程组，完成数值求解。基于格子玻尔兹曼方程的求解器单元可以将速度空间的分布函数转换到矩空间，结合求解计算的模型对粘性进行修正，在矩空间进行碰撞，将分布函数转换回速度空间，完成分布函数的迁移。
湍流单元504可以通过求解计算的模型修正弛豫时间。湍流单元504可以对求解器单元503的求解计算模型进行修正。求解计算的数值模拟方法可以是直接数值模拟，也可以是非直接数值模拟。非直接数值模拟可以包括但不限于大涡模拟方法、Reynolds平均法、统计平均法等一种或多种组合。求解计算的湍流模型可以包括但不限于零方程模型、一方程模型、Spalart-Allmaras模型、k-epsilon模型、k-omega模型、RNG k-epsilon模型、Realizable k-epsilon模型、RSM模型、ASM模型、SGS模型、BGK模型、MRT-LBM模型、SRT-LBM模型、格子玻尔兹曼模型(例如DmQn模型)、不可压格子玻尔兹曼模型、热格子玻尔兹曼模
型、非均匀网格的格子玻尔兹曼模型等一种或多种组合。例如，数值仿真高雷诺数流动时，求解计算的模型可以加入大涡模拟方法。
边界条件单元505对边界上的分布函数做出修正。分布函数可以是未经过碰撞迁移的，也可以是碰撞迁移后的。边界条件类型可以包括但不限于速度边界条件、压力边界条件、周期性边界条件、标准反弹格式边界条件、修正反弹格式边界条件、半步式反弹边界条件、曲面边界条件等一种或多种组合。边界条件的处理方法包括但不限于固体壁面反弹与质量动量结合法、固体壁面反弹加调整分步法、水动力条件法、虚拟固体壁面法、固体壁面反弹法、插值法等一种或多种组合。例如，压力边界条件时，边界条件单元505使用的格式可以是非平衡态外推压力格式。
结果输出单元506可以输出通过求解计算后得到的结果。输出的结果可以是计算得到的各个节点上分布函数的直接结果，也可以是将各个节点上的分布函数转化为宏观参数的结果。转化为宏观参数的结果可以包括但不限于速度、压力、密度、温度、整体流场的宏观物理量、指定截面的宏观物理量、气动力、气动力矩、计算域的几何模型及网格分析、矢量图(如速度矢量线)、等值线图、填充型的等值线图(云图)、XY散点图、粒子轨迹图等一种或多种组合。
需要注意的是，以上对计算求解模块203的描述仅仅是具体的示例，不应被视为是唯一可行的实施方案。显然，对于本领域的专业人员来说，在了解所需要的信息的基本原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对所需要的信息的内容进行各种修正和改变，但是这些修正和改变仍在以上描述的范围之内。
图6所示的是数值计算仿真系统的一种计算求解流程图。步骤601收集数据。接收的数据可以是来源于网格生成模块202的，也可以是来源于数据接收模块201的，也可以是来源于系统数据库205的。步骤601可以由收集单元501完成。收集的数据可以包括但不限于网格数据、参数、计算模式、模型、边界条件、精度要求等一种或多种组合。网格数据可以是处理过的，也可以是没有处理过的。计算模式可以是串行的，也可以是并行的。并行计算模式下，各个进程不分主次，分别读入格子对应的子网格数据。参数输入包括但不限于确定控制方程、模型、压力、密度、温度、速度、边界条件、平衡态分布函数、步长要求等一种或多种组合。例如，选择的控制方程是Boltzmann-BGK方程，模型是DmQn。步骤602
根据收集的数据初始化流场。初始化流场的内容可以包括但不限于初始化并行进程编号、初始化每个进程对应的计算区域、初始化流场的宏观物理量、初始化分布函数等一种或多种组合。初始化的物理量包括但不限于压力、密度、温度、速度等一种或多种的组合。步骤602可以由初始化单元502完成。
步骤603中根据初始化流场和/参数来确定求解器单元。步骤603可以由求解器单元503完成。进一步地，步骤604可以求解控制方程。控制方程可以是Euler方程，也可以是N-S方程，也可以是格子玻尔兹曼方程。控制方程是N-S方程，其求解计算模型可以包括但不限于零方程模型、一方程模型、Spalart-Allmaras模型、k-epsilon模型、k-omega模型、RNG k-epsilon模型、Realizable k-epsilon模型、RSM模型、ASM模型、SGS模型等一种或多种组合。控制方程是格子玻尔兹曼方程，其求解计算模型可以包括但不限于BGK模型、MRT-LBM模型、SRT-LBM模型、格子玻尔兹曼模型(例如DmQn模型)、不可压格子玻尔兹曼模型、热格子玻尔兹曼模型、非均匀网格的格子玻尔兹曼模型等一种或多种组合。进一步地，玻尔兹曼方程的平衡分布函数可以通过离散速度模型确定。优选地，离散速度模型是DmQn模型。步骤604中，更进一步地，可以通过求解计算模型来修正粘性，通过粘性进一步确定分布函数的弛豫时间。步骤604可以由求解器单元503和湍流单元504完成。例如，弛豫时间反映分布函数因碰撞趋近平衡的速率，同时也可以利用湍流模型对其进行修正。
步骤605处理边界条件，对求解计算的分布函数做出修正。步骤605可以由边界条件单元505完成。分布函数可以是未经过碰撞迁移的，也可以是碰撞迁移后的。边界条件类型可以包括但不限于速度边界条件、压力边界条件、周期性边界条件、标准反弹格式边界条件、修正反弹格式边界条件、半步式反弹边界条件、曲面边界条件等一种或多种组合。边界条件的处理方法包括但不限于固体壁面反弹与质量动量结合法、固体壁面反弹加调整分步法、水动力条件法、虚拟固体壁面法、固体壁面反弹法、插值法等一种或多种组合。步骤606对计算后各个节点上的分布函数更新为宏观物理量。宏观物理量包括但不限于速度、压力、密度等一种或多种组合。步骤606可以由结果输出单元506完成。步骤607判断求解计算的如果是定常问题则进入步骤609，步骤609继续判断计算的宏观物理量是否满足定常条件的判据，如果满足进入步骤610输出结果，如果不满足继续求解计
算进入步骤604。步骤607判断求解计算的如果是非定常问题则进入步骤608，步骤608继续判断计算是否达到设置的步长要求，如果达到要求进入步骤610输出结果，如果不满足继续求解计算进入步骤604。上述步骤由求解器单元503、湍流单元504、边界条件单元505和结果输出单元506完成。
需要注意的是，上述对数值计算仿真系统的计算求解流程的描述只是为了便于理解发明，不应被视为唯一的实施例。显然，对于本领域的专业人员来说，在了解本发明的内容和原理之后，都可能在不背离本发明原理和结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但这些修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。例如，收集的数据中已经确认求解计算的问题是定常问题，步骤607就不是必须的，可以直接进入步骤609。又例如，收集的数据中控制方程是N-S方程，步骤603可以确定为相应求解N-S方程的求解器单元，或者将N-S方程转化为格子玻尔兹曼方程使用格子玻尔兹曼方程的求解器单元来求解。
图7-a和图7-b所示的是数值计算仿真系统解决圆柱绕流问题的结果示意图。二维圆柱绕流计算采用格子玻尔兹曼控制方程和D2Q9的多松弛时间模型(MRT)，边界条件使用线性插值格式的曲线边界条件。计算的流场长度和宽度分别为22D和4.1D。其中，D为圆柱的直径。圆柱中心在流场中距离入口和下边界是2D。入口边界速度按抛物线分布，出口采用压力边界，管道上下边界采用速度边界。图7-a是雷诺数为20的圆柱绕流结果。圆柱前表面附近流场的涡量最大，其他区域涡量都很小，而且上半部分为负值，下半部分为正值。圆柱的阻力系数和升力系数采用动量交换法计算得到，在15000步后达到稳定。图7-b是雷诺数为100的圆柱绕流结果。圆柱后面区域形成了非对称涡，涡量的正负值也不对称。圆柱的阻力系数和升力系数随即出现周期性的震荡。
图8和图9所示的是数值计算仿真系统模拟DLR-F6翼身组合体在零度攻角和5度攻角时的结果示意图。DLR-F6翼身组合体在零度攻角时采用格子玻尔兹曼控制方程和多松弛时间格子玻尔兹曼模型(MRT-LBM)，湍流模型是大涡模拟湍流模型(LES)，平衡态分布函数是He-Luo平衡态分布函数，曲面边界采用Yu’s统一线性插值格式处理，入口给定速度边界，出口给定压力边界及非平衡态外推边界条件。图8-a所示的是DLR-F6翼身组合体在零度攻角时速度场分布侧视图。图8-b所示的是DLR-F6翼身组合体在零度攻角时压力场分布侧视
图。图9-a所示的是DLR-F6翼身组合体在零度攻角时速度场分布侧视图。图9-b所示的是DLR-F6翼身组合体在零度攻角时压力场分布侧视图。随着攻角的增大，升阻力系数波动较大，计算域要求提高。优选地，小型计算机应用在小攻角的翼身组合体计算中。进一步优选地，大规模并行计算应用在大攻角的翼身组合体计算中。更进一步优选地，高雷诺数计算时对边界条件和湍流模型需要进一步的优化选择和改进。
图10所示的是实现数值计算仿真系统及方法的设备结构示意图。计算机1000可以是通用的计算机，也可以是特殊目的使用计算机。计算机1000可以用来实现上述描述的可以提供功能服务的任何组件。例如，数值计算仿真系统101可以通过计算机设备(例如计算机1000)的硬件、软件程序等一种或多种结合后实现。例如，计算机1000可以包括COM端口1050和网络连接以方便数据通信。计算机1000也可以包括一个中央处理器(CPU)1020，可以是一个或多个处理器来执行程序指令。示例中的计算平台还可以包括一个内部通信总线1010和不同形式的程序、数据存储设备。不同形式的程序、数据存储设备可以利用电、磁或光学等方式的存储设备加以存储。例如，磁盘1070、只读存储器(ROM)1030、随机存取存储器(RAM)1040等可以通过计算机处理和/或通信的数据文件，同样地，也可以是通过CPU执行的程序指令。计算机1000还可以包括一个输入/输出(I/O)组件1060，可以用于计算机和其他组件(如用户界面)之间的输入/输出。计算机1000还可以通过网络接收程序和数据。
以上的描述仅仅是本发明实现的设备结构的具体实施例，不应被视为是唯一的实施例。显然，对于本领域的专业人员来说，在了解本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。例如，本发明的数值计算仿真系统可以选择性地求解不同控制方程，可以是用户自定义的，也可以是系统定义的。本发明的数值计算仿真系统可以作为浏览器插件运行，也可以作为程序运行，也可以是网页版运行。
Claims (16)
- 一种模拟飞行器流场的数值计算仿真系统，包括：一种计算机可读的存储媒介，所述存储媒介存储可执行模块，包括：数据接收模块，所述数据接收模块能够接收数据；网格处理模块，所述网格处理模块能够对接收的数据进行飞行器流场的网格处理，生成网格处理结果；计算求解模块，所述计算求解模块能够根据网格处理结果选择适用的求解计算控制方程生成飞行器流场计算结果；结果分析模块，所述结果分析模块能够对生成的飞行器流场计算结果进一步分析生成分析结果；一个处理器，所述处理器能够执行所述计算机可读的存储媒介存储的可执行模块。
- 根据权利要求1所述的数值计算仿真系统，其特征在于，进一步包括一个数据库，所述数据库能够储存所述的接收数据、网格处理结果、计算结果、分析结果。
- 根据权利要求1所述的数值计算仿真系统，其特征在于，所述的网格处理模块进一步包括网格生成单元、网格分区单元、节点属性标记单元、壁面距离计算单元。
- 根据权利要求1所述的数值计算仿真系统，其特征在于，所述的控制方程包括Euler方程、N-S方程组、格子玻尔兹曼方程。
- 根据权利要求1所述的数值计算仿真系统，其特征在于，所述的计算求解模块进一步包括收集单元、初始化单元、求解器单元、湍流单元、边界条件单元、结果输出单元。
- 根据权利要求3所述的数值计算仿真系统，其特征在于，所述的网格生成单元生成的网格包括表面网格、四面体网格、六面体网格、棱柱体网格(边界层网格)、四面体与六面体混合网格、笛卡尔网格。
- 根据权利要求3所述的数值计算仿真系统，其特征在于，所述的节点属性标记单元的节点属性包括流体节点、固体节点和边界节点。
- 根据权利要求5所述的数值计算仿真系统，其特征在于，所述的湍流单元求解计算模型包括零方程模型、一方程模型、Spalart-Allmaras模型、k-epsilon模型、k-omega模型、RNG k-epsilon模型、Realizable k-epsilon模型、RSM模型、ASM模型、SGS模型、BGK模型、MRT-LBM模型、SRT-LBM模型、格子玻尔兹曼模型、不可压格子玻尔兹曼模型、热格子玻尔兹曼模型、非均匀网格的格子玻尔兹曼模型。
- 根据权利要求1所述的数值计算仿真系统，其特征在于，所述的结果分析模块进一步分析的结果包括速度、压力、密度、温度、整体流场的宏观物理量、指定截面的宏观物理量、气动力、气动力矩、计算域的几何模型及网格分析、矢量图(如速度矢量线)、等值线图、填充型的等值线图(云图)、XY散点图、粒子轨迹图、模拟流动效果、图像处理功能。
- 一种模拟飞行器流场的数值计算仿真方法，包括：接收数据；根据所述数据处理飞行器流场的网格；根据所述飞行器流场的网格求解计算控制方程的飞行器流场计算结果；进一步提取所述飞行器流场计算结果进行分析。
- 根据权利要求10所述的数值计算仿真方法，其特征在于，所述的接收数据包括几何文件、控制参数、网格文件。
- 根据权利要求11所述的数值计算仿真方法，其特征在于，所述的控制参数包括网格类型、控制方程、模型、计算精度。
- 根据权利要求12所述的数值计算仿真方法，其特征在于，所述的网格类型包括贴体网格、分区网格、笛卡尔网格、自适应直角网格、多重网格、结构化网格、非结构化网格、杂交网格。
- 根据权利要求12所述的数值计算仿真方法，其特征在于，所述的控制方程包括Euler方程、N-S方程、格子玻尔兹曼方程。
- 根据权利要求12所述的数值计算仿真方法，其特征在于，所述的模型包括零方程模型、一方程模型、Spalart-Allmaras模型、k-epsilon模型、k-omega模型、RNG k-epsilon模型、Realizable k-epsilon模型、RSM模型、ASM模型、SGS模型、BGK模型、MRT-LBM模型、SRT-LBM模型、格子玻尔兹 曼模型、不可压格子玻尔兹曼模型、热格子玻尔兹曼模型、非均匀网格的格子玻尔兹曼模型。
- 根据权利要求10所述的数值计算仿真方法，其特征在于，所述的接收数据包括用户输入数据和非用户输入数据，所述的非用户输入数据来源包括服务器、通信终端。
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| PCT/CN2015/095220 WO2017084106A1 (zh) | 2015-11-20 | 2015-11-20 | 一种数值模拟飞行器流场的系统及方法 |
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