[发明专利]一种基于插值方法的自由变形参数化方法

说明书

本发明公开了一种基于插值方法的自由变形参数化方法，首先是对控制体中各个控制点进行局部坐标的初始化，然后通过迭代计算出各控制点的真实局部坐标，进而通过选取高精度的插值方法对控制点进行插值，计算出目标网格点的初始局部坐标，使得目标网格点初始局部坐标十分接近其真实局部坐标，或者就是目标网格点的真实局部坐标，来减少目标网格点局部坐标的迭代求解，甚至不迭代，进而提高了各个目标网格点真实局部坐标的迭代求解计算效率，加快了气动优化设计的进程。

技术领域

本发明涉及气动计算领域，具体涉及的是控制体控制点及每个目标网格点初始局部坐标的自由变形参数化方法。

背景技术

随着航空航天技术的高速发展，航空器和航天器正向着高效、大负载、超高速和耐高温等方向发展，使得航空航天器的气动外形变得更加复杂与精细化。这就使得航空航天器气动外形的详细设计变得尤为重要，而气动优化设计作为航空航天器详细设计中关键的一环，起着减阻、增升等作用，为航空航天器气动性能的提升提供重要的保障，可以说是航空航天器设计定型成功与否的关键。

气动优化设计作为航空航天器设计定型与生产的关键，主要包括四个方面的要素^[1]：几何参数化、气动分析方法、优化算法、优化目标与约束。几何参数化作为气动优化设计迭代执行过程中的基石，直接决定了气动优化设计的设计空间和设计效果。自由变形技术(Free Form Deformation,FFD)作为现行气动优化设计的主流参数化方法，自扬伯翰大学的Sederberg和Parry^[2]于1986年提出后，便受到了研究人员的广泛关注与重视，并不断对该参数化方法进行改进，逐渐使得该方法具有高鲁棒性、能在指定控制范围内连续光滑变形、控制参数数量合理及控制点影响区域局部化^[3]等特性。

虽然FFD参数化方法已取得了长足的发展，但其对目标网格点局部坐标的求解与初始化任存在耗时严重，计算效率低等问题。这严重影响了气动优化设计的进程，甚至限制了航空航天器的设计迭代效率。因此，本发明就FFD参数化过程中目标网格点局部坐标求解与初始化效率低的问题，提出一种基于控制框局部坐标插值方法^[4]的参数化方法，来计算各目标网格点局部坐标的FFD改进参数化方法。

[1]张宇飞.基于先进CFD方法的民用客机气动优化设计[D].北京:清华大学,2010.

[2]朱心雄.自由曲线曲面造型技术[M].北京:科学出版社,2000.

[3]唐静,邓有奇,马明生等.飞翼气动优化中参数化和网格变形技术[J].航空学报,2015,36(5):1480-1490.

[4]李立州.流固耦合数据的界面非线性降维传递[M].北京:科学出版社,2018。

发明内容

本发明的目的在与，通过对控制体局部坐标进行插值的方式，来获得各目标网格点的局部坐标，使得各目标网格点的局部坐标接近真实值，从而减少现有FFD参数化方法计算目标网格点局部坐标的迭代次数，提高目标网格点局部坐标的计算效率，加快气动优化设计进程。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于插值方法的自由变形参数化方法，包括：

S1:对控制体上各个控制点局部坐标进行初始化；

S2:对控制体上各初始局部坐标进行迭代，获取各个控制点真实局部坐标；

S3:利用插值方法对控制体真实局部坐标进行插值，获取目标网格点的初始局部坐标；

S4:对目标网格点初始局部坐标进行迭代，获取目标网格点真实局部坐标；

S5:在S4中，设置输入步长控制因子，调整迭代步长，加快迭代速度；