[发明专利]节点式非结构网格的边界修正方法、装置、设备及介质

说明书

本发明公开了一种节点式非结构网格的边界修正方法、装置、设备及介质，应用于计算流体力学技术领域，包括：针对非结构网格中的每个边界节点，从非结构网格中确定出与边界节点相邻的各个内节点；非结构网格与发动机燃烧室对应；从各个内节点中选择出与边界节点的边界面法向最近的目标内节点；基于目标内节点的每个相邻节点与目标内节点的梯度影响因子对边界节点的控制方程的系数进行修正，以便基于修正后的控制方程计算边界节点处流体的物理量；本发明能够实现对边界节点的边界梯度修正，保证计算得到的物理量的准确性，有利于实现燃烧室低速不可压流体的高精度模拟。

技术领域

本发明涉及计算流体力学技术领域，特别是涉及一种节点式非结构网格的边界修正方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。

背景技术

航空发动机燃烧室构型复杂，形成了高雷诺数的复杂两相三维流动，充满着燃烧波、各种涡系、附面层及其相互之间的干扰。提高CFD仿真算法的可信度和精度，形成快速、经济、可靠的航发燃烧室计算、设计、分析和评估仿真工具，促进发动机设计方法由传统方法向预测设计方法的转变，对于设计新型燃烧室和研制高性能的发动机、提升现有我国航空竞争力具有重要意义。

计算流体力学中，空间离散分为结构化网格与非结构化网格，其中，非结构化网格的内部点不具有相同的毗邻单元，可以是多种形状，因此具有灵活性，能很好的弥补结构化网格不能解决任意形状和任意连通区域的网格剖分的欠缺。由于航空发动机燃烧室内的流动属于低速不可压流动，因此针对发动机燃烧室的复杂构型，非结构化网格可以很好的处理燃烧室复杂几何结构及火焰筒冷却孔问题，在工程设计中有极大的优势。目前常用的燃烧室湍流燃烧仿真软件均采用基于格心法的非结构化网格处理流体域，但是对于航空发动机燃烧室这种小尺度、构型复杂的计算域，计算精度并不如基于节点法的非结构化网格，尤其是在梯度的计算精度上相差较大。

基于节点法的非结构化网格将计算物理量矢量存储在网格控制体的节点处，既可以满足复杂几何构型的需求，又可以减少计算机所需存储空间。基于节点法的非结构网格由于与每个节点相邻的节点数目远远大于格心法节点，在计算梯度时可以获得更多的信息，得到更精确的结果。

节点法网格在处理第一类边界条件问题时，不需要使用虚网格，可以直接将边界条件赋予边界处对应节点。但在处理第二类边界条件问题时，由于节点梯度是受所有相邻节点值影响的，因此在处理时必须考虑相邻边界节点之间的相互影响，而目前并没有对非结构化节点法网格的第二类边界条件进行有效处理的方法，导致节点法无法应用于燃烧室低速不可压流的高精度模拟，以实现对流体中的物理量求解。

鉴于此，如何提供一种能够解决上述技术问题的节点式非结构网格的边界修正方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质成为本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种节点式非结构网格的边界修正方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，在使用过程中能够实现对边界节点的边界梯度修正，保证计算得到的物理量的准确性，有利于实现燃烧室低速不可压流体的高精度模拟。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种节点式非结构网格的边界修正方法，包括：

针对非结构网格中的每个边界节点，从所述非结构网格中确定出与所述边界节点相邻的各个内节点；所述非结构网格与发动机燃烧室对应；

从各个所述内节点中选择出与所述边界节点的边界面法向最近的目标内节点；

基于所述目标内节点的每个相邻节点与所述目标内节点的梯度影响因子对所述边界节点的控制方程的系数进行修正，以便基于修正后的控制方程计算所述边界节点处流体的物理量。

可选的，所述从各个所述内节点中选择出与所述边界节点的边界面法向最近的目标内节点，包括：

针对每个所述内节点，计算所述内节点和所述边界节点之间连线与所述边界节点的边界面法向之间的夹角；