[发明专利]一种用于铸造流动场数值模拟的并行计算方法及系统

权利要求书

1.一种用于铸造流动场数值模拟的并行计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：导入铸件的流动场模型，对所述模型进行网格剖分；根据网格剖分所得的网格数量，初始化相同数量的处理单元，所述处理单元用于存储对应网格的试算速度值以及对周围网格的速度校正值；

S2：由初始的或前一时刻的速度场和压力场信息，并行计算当前时刻各网格的试算速度值；

S3：并行计算各网格的散度值，若任一网格的散度值不满足收敛条件，并行计算所有不满足收敛条件网格自身的压力校正值、自身的速度校正值、以及对周围网格的速度校正值，并将所述对周围网格的速度校正值存入对应的处理单元中；基于每一网格自身的速度校正值以及周围网格对其产生的速度校正值，对所述每一网格的速度进行校正，直至所有网格均满足收敛条件；

S4：重复执行所述S2-S3，直至完成所有时间步长的计算。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2包括：根据动量守恒方程，由初始的或前一时刻的速度场和压力场信息，并行计算当前时刻各网格的试算速度值；

所述动量守恒方程的离散形式如下：

式中，n表示上一时刻、n+1表示当前时刻，分别为三个方向当前时刻的试算速度，分别为三个方向上一时刻的速度，δt为时间步长，分别为网格单元(i,j,k)、(i+1,j,k)、(i,j+1,k)、(i,j,k+1)当前时刻的压力值，ρ为流体的密度，g_x、g_y、g_z为重力加速度在三个方向的分量，FUX、FUY、FUZ、FVX、FVY、FVZ、FWX、FWY、FWZ为对流项，VISX1、VISY1、VISZ1为扩散项，VISX2、VISY2、VISZ2为源项。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，根据质量守恒方程，并行计算各网格的散度值；

所述质量守恒方程的离散形式如下：

网格单元(i,j,k)的散度值为：

式中，δx_i、δy_j、δz_k分别为单个网格在x、y、z方向上的长度。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，若则认为满足收敛条件，其中，ε_min为收敛阈值。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，对不满足收敛条件的网格进行速度校正前，先进行压力校正，通过校正压力值使得流体的速度场满足连续性条件，压力的校正方式如下式：

pⁿ⁺¹＝pⁿ+δpⁿ

式中，pⁿ⁺¹、pⁿ分别为当前时刻、上一时刻的压力值；δPⁿ为压力修正量，其中，的计算公式为：

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，

式中，为网格单元(i,j,k)自身试算速度校正后的值，为网格单元(i,j,k)对周围网格单元的速度校正值。