[发明专利]一种不同计算模型间的界面数据传递与插值方法

说明书

本发明涉及一种不同模型界面上非匹配计算网格之间的数据插值方法，是一种通过界面在不同模型之间进行数据传递的技术。方法是：确定不同计算模型之间的耦合几何界面，分别提取模型离散界面上的信息，并构成相应的外部数据库，然后采用的寻点与匹配算法由于采用了局部坐标变换，实现所有时刻下，由两个不同模型界面上每个节点或积分点的数据传递，本方法对复杂曲面之间的时变数据传递具有良好的适应性。本发明插值所得到的数据，便于与当前模型计算结果实时耦合，可以实现当前计算模型真实载荷与当前模型计算结果耦合的问题。

技术领域

本发明涉及一种计算机辅助工程及数值仿真软件技术，具体涉及一种不同计算模型间的界面数据传递与插值方法。

背景技术

由于试验能力与成本的限制，以及计算能力的发展，以数值仿真为核心的计算机辅助工程技术正越来越广泛地用于工程结构的分析与设计之中，是核心手段之一。与此同时，在各技术领域，人类所面临的工程问题越来越复杂：一方面，所需研究的对象往往需要涉及多个物理场的作用；另一方面，所设计的结构尺度越来越大。在实际工程中为实现问题简化，依据模型的使用目的，通常采用不同物理场分别建模再耦合、不同结构尺度建模再耦合的策略。

以高超声速热防护结构设计为例，通常对流体与固体两个物理域分别建模，通过流场的计算，获取热结构表面的环境参数，如热流、焓值、压力等。而后，将上述环境载荷传递到热防护传热分析模型中。另一方面，由于热防护系统一般不承载，飞行器冷结构模型中不考虑热防护系统影响，进行全局分析，而后建立热防护系统局部模型进行详细分析。

但一般而言，不同模型之间的网格往往不相同,产生耦合界面上网格不匹配的情况。在这样的网格间各个场的数据不能直接传递，需要引入耦合算法实现数据传递。此外，复杂耦合模型通常存在耦合面复杂、节点数据众多、计算量大等问题；载荷的时变特征又进一步增加了网格间数据传递的计算量。如何在保证精度的同时又能提高计算效率,同时又便于工程使用，一直是工程应用中急需解决的问题。

发明内容

基于以上不足之处，本发明提供一种不同计算模型间的界面数据传递与插值方法，本方法能够在不同计算模型界面网格不匹配的情况下、在模型之间进行数据传递。本发明所采用的技术如下：一种不同计算模型间的界面数据传递与插值方法，所述的数据传递是从模型A将界面数据传递到模型B，方法步骤如下：

步骤1：确定不同计算模型A与模型B之间的耦合几何界面；

所述的模型A与模型B既是不同物理域的计算模型，耦合界面即为物理域分界面；或是相同物理域不同结构尺度的模型，耦合界面即为局部模型的边界；

步骤2：提取模型A离散界面AS上的信息，并构成相应的外部数据库D^A；

所述的模型A离散界面AS上的信息包括单元、单元连接的节点编号、各节点的空间坐标与各变量的计算结果；所述的外部数据库包含三个，即模型A离散界面AS上的单元及其内部节点信息数据库，模型A离散界面AS上的节点及其空间坐标信息数据库，模型A离散界面AS上的节点在所有时刻下，所需传递的计算变量的数据库；所述的外部数据库，应采用相应软件便于调取的格式；

步骤3：依据问题类型，提取模型B离散界面BS上的信息，并构成相应的外部数据库D^B；

所述的模型B离散界面BS上的信息包括节点或积分点、各节点或积分点的空间坐标；所述的外部数据库为，模型B离散界面BS上的节点或积分点及其空间坐标信息数据库；所述的外部数据库，应采用相应软件便于调取的格式；

步骤4：针对模型B界面BS上的某一点P，在外部数据库D^A中寻找与该点空间位置满足相近规则的模型A界面AS上的网格集合E；

所述的相近规则是指模型A界面AS上的某一单元的中心与模型B界面BS上的某一点P在空间位置上差异在一定范围内；