[发明专利]流固耦合仿真过程中流体域与固体域间数据传递的方法

说明书

本发明公开了一种流固耦合仿真过程中流体域与固体域间数据传递的方法，属于叶轮机械流固耦合仿真技术领域，所述方法包括：获取流固耦合交界面已知数据侧的数据信息，形成已知数据集；获取流固耦合交界面未知数据侧的数据信息，形成未知数据集；在未知数据集中选取一个目标节点；找到已知数据集中距离目标节点最近的三个节点1、2、3；判断目标节点到节点1、2、3所在平面的距离d，若d小于等于预设阈值，计算目标节点数据；在未知数据集中选取下一个目标节点，重复上述步骤，直至未知数据集中所有节点均获得对应数据信息。本发明可以实现在任意网格尺度下数据的准确传递，并且不显著增加数据映射的时间。

技术领域

本发明涉及叶轮机械流固耦合仿真技术领域，特别是指一种流固耦合仿真过程中流体域与固体域间数据传递的方法。

背景技术

流固耦合仿真过程中，数据在流体界面和固体界面间的准确传递是一个关键环节。但是在流固耦合仿真过程中流体域和固体域的网格通常各自单独生成，这就导致在流体域和固体域交界面处两侧网格节点不匹配，需要进行数据的传递，这就要用到数据映射/插值技术。数据映射方法的优劣直接影响到数据传递的保真度，进而影响到仿真结果的准确性。

现有技术中，以流体域数据向固体域数据传递为例，通常的做法是：在流固交界面搜寻与目标固体节点最近的流体节点，然后将流体节点的值赋给目标固体节点。进一步的改进方法是：搜寻与目标固体节点最近的若干个流体节点，然后计算得到对应的形函数，最后加权得到目标固体节点的数据。

上述方法中需要提供的数据包括：流体域在交界面处的网格节点坐标和对应数据，固体域在交界面处的网格节点坐标。通常情况下，上述方法都能得到较好的插值精度。但是在叶轮机械领域，当叶片的厚度较小，同时交界面处流体域与固体域网格尺度相差较大时(如图1所示)，这时找到的最近节点可能位于叶片的另一侧壁面上(如图2所示)，因此难以得到较好的插值精度，甚至得到错误的结果。

需要说明的是，叶轮机械领域，尤其是在叶片或其它薄壁结构的表面，流体域与固体域的数据传递有其特殊性：由于一些结构很薄，当网格尺度不够时，很可能距离目标网格节点最近的网格节点位于结构的另一侧表面上，这会导致错误的数据被传递到目标节点上。而减小网格尺度增加网格数量又会显著增加计算成本。因此，如何有效、准确的进行薄叶片/薄壁结构表面流固网格间数据传递，目前还没有较好的解决方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种流固耦合仿真过程中流体域与固体域间数据传递的方法，能够有效、准确的进行薄叶片/薄壁结构表面流固网格间数据传递。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种流固耦合仿真过程中流体域与固体域间数据传递的方法，包括：

步骤1：获取流固耦合交界面已知数据侧的数据信息，形成已知数据集；

步骤2：获取流固耦合交界面未知数据侧的数据信息，形成未知数据集；

步骤3：在未知数据集中选取一个目标节点；

步骤4：通过运算找到已知数据集中距离目标节点最近的节点作为节点1，并记录其节点编号、坐标和数据；

步骤5：根据节点1的节点编号并结合其单元编号信息找到包含节点1的所有单元作为单元集1；

步骤6：在单元集1包含的所有节点中查找除节点1以外的距离目标节点最近的节点作为节点2，并记录其节点编号、坐标和数据；

步骤7：根据节点1和节点2的节点编号并结合其单元编号信息找到包含节点1和节点2的所有单元作为单元集2；

步骤8：在单元集2包含的所有节点中查找除节点1和节点2以外的距离目标节点最近的节点作为节点3，并记录其节点编号、坐标和数据；