[发明专利]基于多相计算流体力学插值的设备结构改进方法及设备

说明书

本发明实施例提供了一种基于多相计算流体力学插值的设备结构改进方法及设备，所述方法包括：基于k‑d树型数据结构，将多相计算流体力学生成的目标设备的原始计算网格的坐标信息重新构造并储存，获得重构后的计算网格；对重构后的计算网格，进行拟插值点的搜索定位，获得m个邻近计算网格点，其中m为正整数；基于获得的m个邻近计算网格点，根据距离平方反比插值法，获得拟插值点的多相流场信息。本发明实施例具有如下优点：一方面加快了多相流计算流体力学插值问题的计算速度，另一方面，随着搜索近邻计算网格能力的增强，插值精度也得到了提高。

技术领域

本发明实施例涉及数据结构和计算流体力学领域，具体涉及一种基于多相计算流体力学插值的设备结构改进方法及设备。

背景技术

计算流体力学(Computational Fluid Dynamics)20世纪50年代以来，随着计算机的发展而产生的一个介于数学、流体力学和计算机之间的交叉学科，主要研究内容是通过计算机和数值方法来求解流体力学的控制方程，对流体力学问题进行模拟和分析。

多相计算流体力学目前广泛用于工业设备的结构或流程的设计和优化。特别是在石油、化工、热能、核能和环境等领域，多相计算流体力学具有突出的应用价值。在实际应用中，多相计算流体力学往往受限于其低效的插值方法，难以真正起到对全尺度、多工况的工业设备进行数值模拟和结构优化。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种基于多相计算流体力学插值问题的设备结构改进方法及设备，以解决现有技术中由于受限于其低效的插值方法，而导致的难以真正起到对全尺度、多工况的工业设备进行数值模拟和结构优化的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种基于多相计算流体力学插值问题的设备结构改进方法，其特征在于，包括：

基于k-d树型数据结构，将多相计算流体力学生成的目标设备的原始计算网格的坐标信息重新构造并储存，获得重构后的计算网格；其中，目标设备的原始计算网格用于表征目标设备的几何结构；

对重构后的计算网格，进行拟插值点的搜索定位，获得m个邻近计算网格点，其中m为正整数；其中，m个邻近计算网格点包含了多相计算流场的速度信息、旋度信息和压强信息；

基于获得的m个邻近计算网格点，根据距离平方反比插值法，获得拟插值点的多相流场信息；基于拟插值点的多相流场信息，拟离散相的轨迹信息，对目标设备的几何结构进行优化设计。

进一步地，目标设备为核动力蒸汽发生器设备、安全壳喷淋冷凝装置、液滴喷嘴雾化设备或颗粒物分离净化器。

进一步地，基于k-d树型数据结构，将多相计算流体力学生成的目标设备的原始计算网格的坐标信息重新构造并储存，获得重构后的计算网格，包括：

根据目标设备的原始计算网格的k维属性设置k个键值，首先对第0个键值的目标设备的原始计算网格的坐标进行升序排列，以中位数为父节点放入k-d树型数据结构；再对子节点的第1个键值的目标设备的原始计算网格的坐标按升序排列，以中位数为父节点放入k-d树型数据结构；以此类推，最终将目标设备的原始计算网格重新存储为k-d树型数据结构，获得重构后的计算网格。

进一步地，键值key(i)的定义如下：

key(i)＝(i+1)modk

其中：i表示k-d树的层，k表示目标设备的原始计算网格的维数，键值的取值范围从0到k-1。

进一步地，对重构后的计算网格，进行拟插值点的搜索定位，获得m个邻近计算网格点，包括：