[发明专利]基于双控制体的格心网格数据三维激波特征定位方法

摘要

本发明公开了一种基于双控制体的格心网格数据三维激波特征提取方法，要解决的技术问题是解决目前三维计算流场格心网格数据激波特征提取准确性较差的问题。技术方案是采用Roe平均方法得到所有内部面中心处的压力值；采用高斯-格林公式得到各网格单元的压力梯度；对输入格点网格数据进行采样，得到一级采样点；判断一级采样点位置，若其所在面不是内部面，利用正则马赫数计算公式得到一级采样点处的正则马赫数，若一级采样点所在面是内部面则采用双控制体方法得到一级采样点处的正则马赫数。采用本发明可准确提取三维计算流场格心网格数据激波特征，提高复杂数值计算流场特征可视化的准确性。

主权项

1.一种基于双控制体的格心网格数据三维激波特征定位方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：基于计算流体力学模拟仿真得到的格心网格数据确定各网格单元内部面中心处的压力值，方法是：采用Roe平均方法，确定所有网格单元内部面的压力面通量即面中心处压力值；步骤2：采用高斯-格林公式，得到各网格单元的压力梯度，方法是：设当前要确定压力梯度的网格单元为C₀，它的第k个相邻网格单元记作C_k，k∈{1,2,…，n}，其中n表示C₀的相邻网格单元的总数；分别用p_k和n_k表示C₀与C_k邻接面的压力面通量和面法向，根据高斯-格林公式，网格单元C₀内的压力梯度满足公式1：公式1其中，V和S分别是网格单元C₀的体积和表面积，若用S_k表示C₀与C_k邻接面的面积，则公式1变换为公式2：V·▿pC0=(Σk=1npk·nk·Sk)]]>   公式2公式2中，只有压力梯度是未知数，求解公式2构成的方程即得到网格单元C₀的压力梯度；用表示网格单元的压力梯度，表示网格单元x的压力梯度；步骤3：对格点网格数据进行采样，得到一级采样点；步骤4：判断一级采样点位置，根据一级采样点位置分别采用如下方法计算一级采样点处的正则马赫数：步骤4.1：如果一级采样点所在面不是内部面即一级采样点所在面只属于一个网格单元，利用该网格单元的压力梯度和正则马赫数计算公式得到一级采样点处的正则马赫数M_n，v表示采样点处的速度，w表示采样点处的局部音速，v和w都由格心网格数据直接得到，是的2-范数，转步骤5；步骤4.2：如果一级采样点所在面是内部面，采用双控制体方法得到一级采样点处的正则马赫数M，具体步骤为：步骤4.2.1：确定一级采样点所在面所属的两个网格单元C_a和C_b，即一级采样点的双控制体；步骤4.2.2：利用网格单元C_a的压力梯度和步骤4.1中的正则马赫数计算公式得到一级采样点的正则马赫数M_a，是的2-范数；利用网格单元C_b的压力梯度和正则马赫数计算公式得到一级采样点的正则马赫数M_b，是的2-范数；步骤4.2.3：一级采样点处正则马赫数M=（M_a+M_b）/2；步骤5：根据一级采样点处的正则马赫数M对一级采样点进行初步筛选：若M大于等于1，则该一级采样点为备选激波点，若M小于1，转步骤7；步骤6：通过二级采样点判断步骤5得到的备选激波点是否为真实激波点，方法是：步骤6.1：确定备选激波点处的切平面及切平面法线，该法线及其反向延长线与一系列网格单元相交，产生一系列交点，选取在备选激波点两侧的两个交点作为二级采样点；步骤6.2：确定两个二级采样点处的速度；步骤6.3：计算步骤6.2两个二级采样点处速度在切平面上的投影速度的大小；步骤6.4：如果两个投影速度大小相同，则该备选激波点为真实激波点，否则为伪激波点。步骤7：结束。