[发明专利]一种基于2N

说明书

本发明公开了一种基于2supgt;N/supgt;‑Tree带附面层的贴体笛卡尔网格生成方法，该方法包括设置网格生成控制参数；几何模型三角化；生成初始网格；基于2supgt;N/supgt;‑Tree数据结构的网格细分；非计算域单元的标记、删除；前锋面网格的光滑与投影；边界层网格生成。该方法生成的贴体笛卡尔网格在物面边界附近能生成满足用户需求的边界层网格，为模拟复杂几何外形的高雷诺数可压缩流动问题时，提高流场数值模拟精度；同时能够自动生成保特征的贴体笛卡尔网格，且无需在不同的软件之间人工传递数据，自动化程度更高。

技术领域

本发明属于计算流体力学及网格网格生成技术领域，具体涉及一种基于2^N-Tree带附面层的贴体笛卡尔网格生成方法。

背景技术

笛卡尔网格是CFD计算中最早使用，也是最易生成的一种网格，但其缺点是难于处理好物面边界问题，即对于曲面外形笛卡尔网格无法做到网格是按照物体外形贴体生成的，从而形成非贴体的网格结构形式；为解决这种非贴体性可通过投影的方法将物面附近的网格节点投影到物面上，形成贴体的笛卡尔网格。而笛卡尔网格更突出的缺点是难以生成高雷诺数粘性流动数值模拟所需的高质量网格，一种可行的方案是在物面边界附近采用边界层网格，而在流场的其他区域填充笛卡尔网格。

目前，众多学者发展了笛卡尔网格/四面体/三棱柱混合网格技术，但对于粘性边界层，四面体网格并不如六面体或棱柱形网格有那样准确；另一方面，棱柱形网格和六面体网格可以更有效地解析边界层，但是它们比四面体网格更难生成。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种基于2^N-Tree带附面层的贴体笛卡尔网格生成方法，该方法生成保特征的贴体笛卡尔网格，且在物面边界附近生成满足用户需求的边界层网格，提高流场数值模拟精度。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下方式来实现：

一种基于2^N-Tree带附面层的贴体笛卡尔网格生成方法，包括以下步骤：

S1、设置网格生成控制参数；

S2、几何模型三角化；

S3、生成初始网格；

S4、基于2^N-Tree数据结构的网格细分；

S5、非计算域单元的标记、删除；

S6、前锋面网格的光滑与投影；

S7、边界层网格生成。

所述步骤S2中几何模型三角化的具体步骤如下：

S21、根据几何模型的文件信息，获取其表面三角面片；

S22、根据表面三角面片建立ADT数据结构；

S221、构建ADT数据结构

构建二叉树节点与空间区域的一一对应的N个三维空间点二叉树的根节点对应于三维空间点的最大分布空间表述为(C₀，D₀)，其中

从根结点开始，用垂直于坐标轴的平面二等分节点单元对应的空间区域，在每一层所用的平面循环垂直于X、Y、Z轴；在循环划分的过程中，对于层级深度为m的节点k与空间区域(C_k，D_k)对应，对它进行二等分的平面垂直于第J标轴(J＝1时垂直于X轴，J＝2时垂直于Y轴，J＝3时垂直于Z轴)，其中J等于节点k的层级深度m对3取余后加一，即J＝mod(m,3)+1；如此循环划分得到与二叉树节点一一对应的空间区域，完成了ADT数据结构初始的建立。