(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211254874.0 (22)申请日 2022.10.13 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市碑林区友谊西 路127号 (72)发明人 刘沙　陈健锋　钟诚文　卓丛山　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 张宇鸽 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种模拟全流域流动的高效数值方法、 系 统、 装置及 介质 (57)摘要 本发明公开了一种模拟全流域流动 的高效 数值方法、 系统、 装置及介质， 包括： 获取飞行器 外形几何参数和气体流动信息； 构建飞行器的物 理网格； 基于物理网格中所存储的宏观量， 获取 速度网格的平衡态分布函数； 基于物理网格所存 储的宏观 量和速度网格的分布 函数， 获取自适应 准则值； 将自适应准则值与速度网格自适应的粗 化阈值和细化阈值分别进行比较， 判断是否进行 速度网格自适应； 对重构后的速度网格中单元格 心分布函数再次进行更新， 获取更新后的流场物 理量； 判断流场是否进行收敛； 对收敛后的流场 进行处理， 获取流动特性参数。 本发明避免了在 物理网格和对应的速度网格交换信息时， 通过插 值重构进行分布函数的更新， 提高计算效率， 减 小计算量。 权利要求书3页 说明书12页 附图5页 CN 115455864 A 2022.12.09 CN 115455864 A 1.一种模拟全流 域流动的高效数值方法， 其特 征在于， 包括： 步骤1： 获取飞行器外形几何参数和气体流动信息； 基于所获取的飞行器外形几何参数 和气体流动信息， 构建飞行器的物理网格； 步骤2： 基于物理网格中所存 储的宏观量， 获取速度网格的平衡态分布函数； 步骤3： 基于物理网格所存储的宏观量和速度网格的分布函数， 获取若干个数值不等的 自适应准则值； 选取若干个 自适应准则值中最大数值的自适应准则值， 将选取出 的自适应 准则值与速度网格自适应的粗化阈值和细化阈值分别进行比较， 判断是否进 行速度网格自 适应， 若是， 重构速度网格中的单元格心分布函数； 若否， 不进行任何操作； 其中， 初始时刻 的速度网格分布函数等于 速度网格的平衡态分布函数； 步骤4： 基于物理网格所存储的宏观量、 速度网格的平衡态分布函数和速度网格的分布 函数， 对重构后的速度网格中单 元格心分布函数 再次进行 更新， 获取 更新后的流场物理量； 步骤5： 基于经过若干次的更新， 基于更新后的流场物 理量， 判断流场是否进行收敛； 若 是， 执行步骤6； 若否， 跳转至步骤3和步骤4， 直至流场收敛； 步骤6： 对收敛后的流场进行处 理， 获取流动特性 参数。 2.根据权利要求1所述的模拟全流域流动的高效数值方法， 其特征在于， 所述基于物 理 网格中所存 储的宏观量， 获取速度网格的平衡态分布函数， 具体为： 其中， u， R， T和U分别是离散速度、 气体常数、 温度和速度； 所述宏观量包括气体的密度、 速度和温度。 3.根据权利要求2所述的模拟全流域流动的高效数值方法， 其特征在于， 所述基于物 理 网格所存 储的宏观量和速度网格的分布函数， 获取若干个自适应准则值； 具体为： 其中， 为速度网格单元uk的面积或体积， uk为第k个速度网格单元； 为格心分布 函数； ρi、 ρiEi分别为第i个物理网格单 元中气体的密度、 速度、 动能和总能； 自适应准则值的个数为物理网格单元的个数乘以2； 每个物理网格单元包含两个自适 应准则值。 4.根据权利要求3所述的模拟全流域流动的高效数值方法， 其特征在于， 所述选取若干 个自适应准则值中最大 数值的自适应准则值， 具体为： 所述将选取出的自适应准则值与速度网格自适应的粗化阈值和细化阈值分别进行比 较， 具体为:权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115455864 A 2所述自适应细化阈值和粗化阈值分别为C1和C2， 当 时， 速度网格单元uk被标记 为需要细化的单元， 当 时， 速度网格单元uk被标记为需要粗化的单元， 当 时， 速度网格单 元uk无需进行自适应； 所述自适应细化阈值和粗化阈值均为人为设定； 其中， 自适应细化为一个速度网格分 裂为若干个子 速度网格； 自适应粗 化为若干个速度网格合并为 一个父速度网格。 5.根据权利要求4所述的模拟全流域流动的高效数值方法， 其特征在于， 所述重构速度 网格中的单 元格心分布函数， 具体为： 当 时， 速度网格 单元uk被标记为需要细化的单元， 速度网格单元uk分裂为若干 个子速度网格单元， 每个子速度网格单元的格心 分布函数与 速度网格单元uk的格心分布函 数相同； 每个子速度网格单元再次进行分裂得到二级子速度网格单元， 每个子速度网格单 元的格心分布函数与本身的二级子 速度网格单位的格心分布函数相同； 当 时， 速度网格单元uk被标记为需要粗化的单元， 若干个速度网格单元uk合 并为一个父速度网格单元； 父速度网格单元的格心分布函数与为若干个速度网格单元uk的 格心分布函数相加后的平均值。 6.根据权利要求5所述的模拟全流域流动的高效数值方法， 其特征在于， 所述重构速度 网格中的单 元格心分布函数还 包括： 对分裂或合并得到的格心分布函数进行守恒性 修正， 具体为: 其中， 为物理单元i处的宏观量， 为自适应后的单元格心分布函数， g为Maxwell 平衡态分布。 7.根据权利要求6所述的模拟全流域流动的高效数值方法， 其特征在于， 所述判断流场 是否进行收敛， 具体为： 以速度残差作为收敛判据， 判据公式为： 其中 和 表示相隔n个迭代步之间的速度场， ε为收敛阈值。 8.一种模拟全流 域流动的高效数值系统， 其特 征在于， 包括： 构建模块， 所述构建模块用于获取飞行器外形几何参数和气体流动信息； 基于所获取 的飞行器外形几何参数和气体流动信息， 构建飞行器的物理网格； 第一获取模块， 所述获取模块基于物理网格中所存储的宏观量， 获取速度网格的平衡 态分布函数； 第一判断模块， 所述第 一判断模块基于物 理网格所存储的宏观量和速度网格的分布函 数， 获取若干个数值不等的自适应准则值； 选取若干个 自适应准则值中最大数值的自适应 准则值， 将选取出的自适应准则值与速度网格自适应的粗化阈值和细化阈值分别进行比权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115455864 A 3