[发明专利]基于有限体积法自行车运动虚拟数值风洞系统

说明书

本发明公开了一种基于有限体积法自行车运动虚拟数值风洞系统，包括：导入组件，用于根据用户的第一操作指令导入预设格式的目标几何对象；第一参数设置组件，用于根据用户的第二操作指令确定与目标几何对象相应的环境参数和边界条件；第二参数设置组件，用于根据用户的第三操作指令进行网格单元划分，以确定计算域；计算组件，用于根据环境参数、边界条件和计算域进行数值风洞模拟，得到模拟结果。该系统采用自适应笛卡尔网格方法将计算域进行网格划分，同时采用浸入边界法改善计算几何对象运动过程中边界变化引起收敛性差的问题，采用全局网格和局部加密盒子的方式，简化网格处理流程，提高系统计算效率。

技术领域

本发明涉及数值风洞技术领域，特别涉及一种基于有限体积法自行车运动虚拟数值风洞系统。

背景技术

数值风洞是以计算流体动力学(Computational Fluid Dynamic，简称CFD)原理为基础，通过计算机进行数值计算，对包含流体流动和热传导等物理现象的建筑系统进行分析的技术。CFD的基本思想是：将计算域离散为有限个单元，整个计算域的物理量由这些单元的集合来表示，通过一定的方式建立单元上物理量之间关系的代数方程组。然后在给定的边界条件下求解代数方程组得到整个计算域的数值解。在计算机上创建合适的模型，给定符合实际情况的边界条件，对整个计算域进行求解计算，就像在计算机上进行了一次“风洞试验”。

然而，几何对象运动过程中边界变化引起收敛性差的问题，有待解决。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于有限体积法自行车运动虚拟数值风洞系统，统采用自适应笛卡尔网格方法将计算域进行网格划分，同时采用浸入边界法改善计算几何对象运动过程中边界变化引起收敛性差的问题，采用全局网格和局部加密盒子的方式，简化网格处理流程，提高系统计算效率。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种基于有限体积法自行车运动虚拟数值风洞系统，包括：

导入组件，用于根据用户的第一操作指令导入预设格式的目标几何对象；

第一参数设置组件，用于根据所述用户的第二操作指令确定与所述目标几何对象相应的环境参数和边界条件；

第二参数设置组件，用于根据所述用户的第三操作指令进行网格单元划分，以确定计算域；以及

计算组件，用于根据所述环境参数、所述边界条件和所述计算域进行数值风洞模拟，得到模拟结果。

本发明实施例的基于有限体积法自行车运动虚拟数值风洞系统，

另外，根据本发明上述实施例的基于有限体积法自行车运动虚拟数值风洞系统还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：

监测组件，用于根据所述用户的第三操作指令获取所述目标几何对象当前选择位置的坐标信息，以对所述目标几何对象进行实时监测。

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：

处理组件，用于自动提取所述模拟结果中的各类数据，并进行可视化输出。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述边界条件包括：

入口边界条件、出口边界条件和壁面边界条件，所述入口边界条件包括风洞入口边界处流体的速度、压力以及质量流速；所述出口边界条件包括风洞出口边界处速度、压力以及自由出流；所述壁面边界条件包括底部壁面不同区域的粗糙度。