[发明专利]一种基于FFD方法的飞翼布局外形与网格一致变形构造方法

说明书

本发明公开了一种基于FFD方法的飞翼布局外形与网格一致变形构造方法，包括：确定初始飞翼外形网格；在初始飞翼外形网格内，选定控制框架和待变形网格区域；构造待变形网格区域内的网格点与控制框架的控制顶点之间的映射关系，解算得到待变形网格区域内的网格点的局部坐标；对控制框架进行变形，改变控制框架的控制顶点的坐标，获取变形后的控制框架的控制顶点的坐标；对待变形网格区域进行变形，根据变形后的控制框架的控制顶点的坐标和映射关系，解算得到变形后的网格区域内的网格点的坐标，完成飞翼布局外形与网格一致变形构造。本发明通过改变空间控制点的位置实现外形网格和几何同步变形，同时解决了外形建模和网格生成的难题。

技术领域

本发明属于飞翼气动布局设计技术领域，尤其涉及一种基于FFD方法的飞翼布局外形与网格一致变形构造方法。

背景技术

相对常规布局飞行器，飞翼布局具有较好的气动和隐身性能优势，是一种应用价值高的布局形式，现代飞行器设计尤其是无人机设计广泛采用了飞翼布局外形。对其气动外形设计开展研究有现实需求和实用价值。

为了寻求最佳的性能，当前飞行器外形设计需要完成外形几何造型、网格生成和气动数值评估等基本的流程步骤，并且该流程是个反复迭代寻优的过程。因此，飞翼布局外形设计在外形建模和网格生成环节花费的人工前处理工作量很大，需要占用设计师大量的人力劳动时间。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于FFD方法的飞翼布局外形与网格一致变形构造方法，改变空间控制点的位置实现外形网格和几何同步变形，同时解决了外形建模和网格生成的难题。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于FFD方法的飞翼布局外形与网格一致变形构造方法，包括：

步骤1，确定初始飞翼外形网格；

步骤2，在初始飞翼外形网格内，选定控制框架和待变形网格区域；其中，待变形网格区域位于控制框架包络之中；

步骤3，构造待变形网格区域内的网格点与控制框架的控制顶点之间的映射关系，解算得到待变形网格区域内的网格点的局部坐标；

步骤4，对控制框架进行变形，改变控制框架的控制顶点的坐标，获取变形后的控制框架的控制顶点的坐标；

步骤5，对待变形网格区域进行变形，根据步骤4变形后的控制框架的控制顶点的坐标和步骤3所述的映射关系，解算得到变形后的网格区域内的网格点的坐标，完成飞翼布局外形与网格一致变形构造。

在上述基于FFD方法的飞翼布局外形与网格一致变形构造方法中，所述映射关系为：

其中，x(s,t,u)表示待变形网格区域内的网格点的坐标，且0≤s≤1，0≤t≤1，0≤u≤1；P_i,j,k表示控制顶点的笛卡尔坐标；i、j和k三个方向的控制顶点数目分别为l+1、m+1、n+1，l、m和n取正整数；R_i(s)、R_j(t)和R_k(u)分别表示i、j和k三个方向的基函数。

在上述基于FFD方法的飞翼布局外形与网格一致变形构造方法中，所述初始飞翼外形网格的网格单元类型包括：三角形、四边形、四面体和六面体。

在上述基于FFD方法的飞翼布局外形与网格一致变形构造方法中，

当采用Bernstein基函数时，有：

其中，表示l次Bernstein多项式基函数。

在上述基于FFD方法的飞翼布局外形与网格一致变形构造方法中，

当采用B样条基函数时，有：