[发明专利]一种参数化气动外形数模及结构网格自动生成方法

摘要

本发明属于飞行器气动外形优化设计技术领域，具体涉及一种参数化气动外形数模及结构网格自动生成方法。包括如下步骤：获取需优化飞行器的理论外形描述，定义外形参数；编写外形生成程序；采用脚本记录的方法记录对软件的操作，在后续重复性的工作中仅运行脚本即可完成网格生成工作，采用与宏录制时拓扑结构一致，包括数模中点、线、面的顺序的数模文件；将外形自动生成与网格自动生成程序进行集成，通过操作系统的脚本实现。本发明通过编写脚本程序读取定义外形的各个参数计算出理论外形，并获得三维建模软件提供给Windows系统的COM接口，进而获取生成各种外形的函数，调用上述函数生成数模并保存。

主权项

1.一种参数化气动外形数模及结构网格自动生成方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、获取需优化飞行器的理论外形描述，定义外形参数；步骤二、编写外形生成程序；步骤三、采用脚本记录的方法记录对软件的操作，在后续重复性的工作中仅运行脚本即可完成网格生成工作，采用与宏录制时拓扑结构一致，包括数模中点、线、面的顺序的数模文件；在网格生成软件中开启宏录制模式，导入数模文件，根据结构网格绘制流程结合数模生成网格控制线并布点，进而生成二维网格面以及三维网格块，设置边界条件后保存网格文件与边界条件文件，关闭宏录制模式，用于CFD计算的结构网格自动生成工作完成；步骤四、将外形自动生成与网格自动生成程序进行集成，通过操作系统的脚本实现；所述的步骤一：飞行器对称面由4个角度参数控制，转折点位置确定，飞行器宽度确定，上表面横界面型线为椭圆，下表面为平面，则飞行器外形即确定，将4个角度参数写入文件作为输入文件；所述的步骤二采用VB或Python语言编写外形生成程序；所述的步骤二：对于三维飞行器气动外形的计算与生成按如下步骤进行：第一步，读取定义外形的输入文件，获得各外形参数的数值；第二步，获取建模软件提供给操作系统的COM接口以获得各种绘图函数，依次通过添加新文档、获取part对象、获取线框曲面对象以添加几何图形集，最终获得混合元素构造器而获得生成点、线、面的函数方法，该步操作完成；第三步，将飞行器沿轴向分为n个截面，在飞行器外形变化梯度大的位置适当加密截面；将每个截面上的上下表面型线用k个离散点来描述，在型线曲率大的地方适当加密离散点；根据飞行器的理论外形及控制参数，计算出各离散点的空间坐标，离散点的选取考虑后续外形变化的影响，使外形变化后曲率大的地方仍有较密的控制点；第四步，调用绘图函数绘制第三步所计算出的点，将相同截面的点连接为样条线，即生成了各个截面的控制型线，将这些线通过多截面曲面操作放样成为上下壁面，则飞行器气动外形生成；第五步，保存数模文件，将数模保存为stp或igs格式文件；上述的步骤在如下环境进行：三维建模软件包括CATIA、UG；网格生成软件包括Gridgen、Pointwise、ICEM；编程环境包括Python或Visual Basic开发环境，其中编程环境Python包括pythonwin包；所述的步骤三具体步骤如下：第一步，打开网格生成软件开启宏录制模式，导入数模文件；第二步，在数模上生成控制线，并在控制线上布点，根据生成的控制线生成二维网格面，投影到壁面获得壁面网格；第三步，生成空间的网格线并布点，生成外场网格面及辅助网格面，搭好结构网格拓扑；第四步，依据生成的壁面网格面、外场网格面及辅助网格面生成网格块；第五步，设置边界条件，保存网格文件与边界条件文件，关闭宏录制模式，得到脚本文件；所述的步骤四：将生成外形及网格的程序通过命令行写入系统脚本，运行系统脚本文件即可生成外形数模与网格文件，后续调整外形时仅需修改外形控制参数文件中的数值并运行程序即可生成改进外形的数模与结构网格。