[发明专利]一种用于N-S/DSMC耦合算法的区域边界优化方法

说明书

本发明涉及耦合算法优化技术领域，具体公开了一种用于N‑S/DSMC耦合算法的区域边界优化方法。本发明所述的一种用于N‑S/DSMC耦合算法的区域边界优化方法，将使用不同算法的流场小网格重新划分成大网格，判断每一个大网格中小网格数目占优的算法，并确定为当前大网格的算法，再对大网格进行消除孤岛的二次优化。可以对根据流场参数判据生成的不同算法区域边界进行有效的优化，进而提高N‑S/DSMC耦合算法的计算效率与计算稳定性。

技术领域

本发明属于耦合算法优化技术领域，具体涉及一种用于N-S/DSMC耦合算法的区域边界优化方法。

背景技术

N-S/DSMC耦合算法是目前稀薄气体动力学中一种模拟方法。该模拟方法通过流场参数判据(通常是当地努森数Kn_l)将流场划分为N-S算法区域和DSMC算法区域，不同算法区域通过区域边界的信息传递实现耦合[1,2]。由于数值波动，根据流场参数判据的自动划分，会产生大量碎片化区域，影响计算效率和计算稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于N-S/DSMC耦合算法的区域边界优化方法，用于提高N-S/DSMC耦合算法的计算效率和计算稳定性。

本发明的技术方案如下：一种用于N-S/DSMC耦合算法的区域边界优化方法，该方法具体包括如下步骤：

步骤1、将输入数据进行预处理，使原流场计算采用的细密小网格，重新划分为较大的用于算法选择的大网格；

步骤2、根据每个大网格中所有小网格所使用的N-S方法或DSMC方法数量，重新确定每个大网格中的小网格数值处理方法，完成区域边界一次优化；

步骤3、将每个大网格算法与相邻的大网格进行比较，若某个大网格为孤岛型计算区域，则将其置为与周围网格算法相同，完成区域边界二次优化。

所述的步骤1具体包括：

输入的待处理数据中包含了流场小网格，且每个小网格所采用的数值方法已根据流场参数确定；对上述输入数据进行预处理，将整个流场重新划分为大网格，大网格行列所包含的数量根据实际情况选取，可以相等或不等。

所述的步骤2进行区域边界一次优化具体步骤为：

在每个大网格中，统计根据参数判据所确定的应使用N-S方法的小网格数目m，如果m达到或超过该大网格内小网格总数目n的一半，则确定该大网格内的小网格全部采用N-S方法，否则全部用DSMC方法。

所述的步骤3进行区域边界二次优化的具体步骤为：

对每一个大网格检测其相邻的大网格，若一个大网格所采用的算法和与其相邻的大网格均不相同，则认为当前大网格为孤岛型计算区域，将其置为与周围网格算法相同。

所述的步骤3进行区域边界二次优化中，对每一个大网格，检测其与周边网格算法的一致性，若当前大网格与周边网格算法完全不一致，则为A类网格，对于A类网格，认为其是数值波动导致的流场波动，将其抹去，即取为与相邻网格一致的算法。

所述的步骤3进行区域边界二次优化中，对每一个大网格，检测其与周边网格算法的一致性，若当前大网格仅与一个共顶点的相邻大网格算法一致，而与其它大网格不同，则为B类网格，对于B类网格，因为可能存在倾斜状的计算区域，应该保持当前状态。

所述的步骤3进行区域边界二次优化中，对每一个大网格，检测其与周边网格算法的一致性，若当前大网格与一个或多个共边的相邻大网格算法一致，则为C类网格，对于C类网格，应当保持当前状态。