【技术实现步骤摘要】
一种基于笛卡尔网格的运动仿真方法、装置及设备
[0001]本专利技术实施例涉及计算流体动力学
，特别是涉及一种基于笛卡尔网格的运动仿真方法、装置及设备。
技术介绍
[0002]气动/运动/控制耦合，是指在模拟飞行过程中，同时考虑空气动力学、刚体运动学和飞行控制学，飞行控制一般通过控制系统中的操纵面偏转实现。
[0003]飞行器飞行动力学问题模拟研究方法一般分为：理论方法、工程简化方法和计算流体动力学方法（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法。基于CFD方法的飞行器飞行动力学问题的关键技术主要包括运动网格方法、非定常流场求解方法以及气动/刚体运动/结构变形的耦合模型等。网格生成技术的自动化程度直接决定了整个仿真过程的自动化程度。对于涉及气动/运动/控制耦合的问题，贴体运动网格技术是目前采用较多的网格处理方法，已经在很多复杂的非定常流动问题上已经取到了许多成功的应用，但总的来说，该类方法一般还是依赖于人力生成，这也直接导致了整个飞行器气动/运动/控制耦合问题仿真过程人工介入较多，自动化程度并不高。
技术实现思路
[0004]本专利技术实施例的目的在于提供一种基于笛卡尔网格的运动仿真方法、装置及设备，以提高飞行器气动/运动/控制耦合问题仿真过程的自动化程度。
[0005]为达到上述目的，本专利技术实施例提供了一种基于笛卡尔网格的运动仿真方法，包括：获取飞行器模型，确定所述飞行器模型的状态参数；设定针对所述飞行器模型的来流参数以及控制参数；生成所述飞行器...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于笛卡尔网格的运动仿真方法，其特征在于，包括：获取飞行器模型，确定所述飞行器模型的状态参数；设定针对所述飞行器模型的来流参数以及控制参数；生成所述飞行器模型的笛卡尔网格；基于所述来流参数和最新的笛卡尔网格，通过求解流场的流动控制方程，进行CFD数值计算，收敛后得到当前时刻的流场状态信息；将位于所述飞行器模型的表面的笛卡尔网格的网格单元在所述表面插值得到所述表面的压力分布，通过将所述压力分布在所述飞行器模型的表面积分得到所述飞行器模型的受力状态信息；根据所述飞行器模型的受力状态信息，通过飞行器运动学方程，计算得到所述飞行器模型的质心位移和姿态变化信息；在所述状态参数的基础上，根据所述飞行器模型的质心位移和姿态变化信息，确定所述飞行器模型变化后的位置和姿态；计算所述飞行器模型变化后的位置和姿态与所述控制参数之间的偏差；判断所述偏差是否满足预设仿真条件；如果不满足，则基于所述偏差，计算所述飞行器模型的操纵面偏角变化值；根据所述飞行器模型的操纵面偏角变化值，更新所述飞行器模型的笛卡尔网格，并返回执行所述基于所述来流参数和最新的笛卡尔网格，通过求解流场的流动控制方程，进行CFD数值计算，收敛后得到当前时刻的流场状态信息的步骤及后续步骤，直至所述偏差满足预设仿真条件的情况下，将所述飞行器模型变化后的位置和姿态确定为仿真结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成所述飞行器模型的笛卡尔网格，包括：生成所述飞行器模型的表面网格；根据所述表面网格和设定的自适应笛卡尔网格生成参数，生成所述飞行器模型的笛卡尔网格。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述自适应笛卡尔网格生成参数包括：计算域、待生成的笛卡尔网格的尺寸、自适应加密次数；所述根据所述表面网格和设定的自适应笛卡尔网格生成参数，生成所述飞行器模型的笛卡尔网格，包括：根据所述计算域和所述待生成的笛卡尔网格的尺寸，生成填充整个计算域的所述飞行器模型的空间笛卡尔网格；确定空间笛卡尔网格与所述表面网格之间的相对位置关系，根据所述相对位置关系，识别与所述表面网格相交的空间笛卡尔网格，作为表面相交笛卡尔网格；通过对所述表面相交笛卡尔网格进行加密，得到更新后的空间笛卡尔网格；判断最密一层的笛卡尔网格是否达到所述自适应加密次数；如果未达到，则返回执行所述确定空间笛卡尔网格与所述表面网格之间的相对位置关系的步骤及后续步骤；直至最密一层的笛卡尔网格达到设定的自适应加密次数，则将最后一次更新后的空间笛卡尔网格确定为所述飞行器模型的笛卡尔网格。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述偏差，计算所述飞行器模型
的操纵面偏角变化值，包括：将所述偏差输入至PID控制器，得到所述PID控制器输出的所述飞行器模型的操纵面偏角变化值。5.一种基于笛卡尔网格的运动仿真装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取飞行器模型，确定所述飞行器模型的状态参数；设定模...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈浩，刘杨，华如豪，庞宇飞，齐龙，毕林，袁先旭，陈坚强，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：
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