[发明专利]一种基于背景网格的动网格方法

说明书

本发明属于针对结构网格、结构/非结构混合网格以及点云的动网格技术领域，具体涉及一种基于背景网格的动网格技术。本发明采用径向基函数法对稀疏的背景网格进行变形，然后将背景网格的变形量插值到原始体网格的网格点上，从而达到提高动网格效率的目的。本发明的背景网格仅用于将变形量回插到原始体网格上，所以并不要求背景网格与原始体网格的边界吻合，以至于可以采用简单的可自动化生成的直角网格作为背景网格，大大地减少了人工干预，且变形后的网格质量仍然较高。

技术领域

本发明属于针对结构网格、结构/非结构混合网格以及点云的动网格技术领域，具体涉及一种基于背景网格的动网格技术。

背景技术

动网格技术被广泛运用于气动外形优化设计、非定常流动仿真以及气动弹性力学仿真中。高效的动网格技术是解决此类问题的关键技术之一，而且也是实现工程应该中最重要的技术“瓶颈”。动网格技术主要有三种类型：刚性运动网格技术、重叠动网格技术、网格变形技术。本发明属于网格变形类的动网格技术。

目前，网格变形类的动网格技术一般分为结构网格变形技术和结构/非结构混合网格变形技术。常用的结构网格变形技术有：超限插值网格变形技术、径向基函数网格变形技术等。常用的结构/非结构混合网格变形技术有：弹簧拉伸网格变形技术、有限元网格变形技术、径向基函数网格变形技术等。超限插值网格变形技术属于代数方法，效率极高，但在网格拓扑结构较为复杂或者变形幅度较大时适用性较差，易出现网格交叉等问题。弹簧拉伸网格变形技术和有限元网格变形技术均需求解由全体网格节点形成的大型稀疏矩阵，此类方法在网格尺度较大、网格各向同性以及网格单元数较小时得到了广泛的应用，但应用于求解Navier-Stokes方程的各向异性的网格，则效率十分低下，且易出现网格交叉等情况。径向基函数网格变形技术是一类不依赖网格拓扑的网格变形方法，能够应用于任意网格类型的网格变形技术。其网格变形能力极强，当网格规模较大时，计算量十分巨大，目前已经提出了贪心算法来精简数据，大大的提高了计算的效率。

采用径向基函数网格变形技术时，如果体网格数达到百万甚至千万级时，将边界网格的变形通过径向基函数插值到体网格上时，计算量将十分庞大，难以在工程中应用。

因此，亟需研制一种基于背景网格的动网格技术，以有效的解决此问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出的基于背景网格的动网格技术，旨在大幅减小动网格技术中的计算量，提高网格生成的速度，提出一种能够满足工程需求的高效的动网格技术，突破气动外形优化设计、非定常流动仿真以及气动弹性力学仿真中的动网格技术“瓶颈”。

为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于背景网格的动网格技术，包括如下步骤：

步骤1、采集体网格点坐标信息V(x,y,z)以及边界网格点坐标信息BC(x,y,z)；

步骤2、根据步骤1所采集的体网格点坐标信息，创建一个完全覆盖体网格区域的长方体，并对此长方体进行网格剖分，完成背景网格Vbg(x,y,z)的生成；

步骤3、从步骤1所采集的边界网格点坐标信息中采集参与网格变形的网格点BCmv(x,y,z)old，并根据工程实际需求，给出变形后边界网格点的新坐标信息BCmv(x,y,z)new，然后计算边界网格点位置的改变量：

ΔBCmv(x,y,z)＝BCmv(x,y,z)new－BCmv(x,y,z)old

步骤4、剔除步骤3中采集的BCmv(x,y,z)old中的重复点，并将步骤3中采集的BCmv(x,y,z)new以及ΔBCmv(x,y,z)中相应的网格点的信息剔除；