基于光滑度量量级与候选模板点数的插值方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了基于光滑度量量级与候选模板点数的插值方法及装置，通过获取待模拟的流场区域，并对待模拟的流场区域进行拆分，得到多个结构网格；确定目标插值模板，第一数量的候选模板对应的插值精度是第一阶光滑度量因子，全局第二数量的候选模板对应的插值精度是第二阶光滑度量因子；光滑度量因子用于衡量候选模板光滑程度；通过目标插值模板，采用非线性加权高阶精度格式对Navier

【技术实现步骤摘要】
基于光滑度量量级与候选模板点数的插值方法及装置


[0001]本申请属于数据处理
，尤其涉及一种基于光滑度量量级与候选模板点数的插值方法及装置。

技术介绍

[0002]计算流体力学(CFD)是开展流动物理问题研究的重要手段之一，在先进飞行器气动性能评估、气动热环境预测、流动机理和影响规律研究等领域发挥着愈来愈重要的作用。由于低阶精度方法通常所具有的数值耗散较大、精度不高、分辨率较低等特性，使得其在求解具有时空多尺度或强非线性气动问题时存在明显不足，容易出现较强的网格依赖性。随着工程应用对数值模拟精准度的要求越来越高，人们越来越青睐于采用具有低耗散、低色散和高分辨率特点的高阶精度数值模拟方法。
[0003]高阶精度数值模拟方法的核心是高阶精度格式，经过几十年的不断发展和完善，形成了包括高阶精度有限差分、高阶精度有限体积和高阶精度有限元等在内的众多高阶精度格式，其中基于结构网格的高阶精度有限差分格式由于其具有相对较小的计算代价而应用最为广泛。高阶精度有限差分格式可以划分为高阶精度线性格式和高阶精度非线性格式，当所模拟的流动问题中包含激波等间断结构，需要采用高阶精度非线性格式。
[0004]最常用的高阶精度非线性格式设计方法是采用加权组合的设计方式：把高阶精度的整体模板剖分为多个较低阶精度的候选模板，低阶精度的候选模板组合起来具有高阶精度；依据每个候选模板的光滑程度赋予其动态的权重，某个候选模板越光滑其被赋予的权重越大，反之其被赋予的权重越小；如果整体模板中不包含激波等间断结构，那么每个候选模板都是光滑的，被赋予的权重接近理想权重，加权组合的结果接近高阶精度线性格式；如果整体模板中包含激波等间断结构，那么包含间断的候选模板被赋予较小的权重，其他不包含间断的候选模板被赋予较大的权重，从而避免了跨间断插值，如此一来加权组合的高阶精度格式可以基本无振荡的捕捉激波等间断结构。
[0005]这种非线性加权高阶精度格式设计方法存在一个弊端，即使局部流场中不存在激波等间断结构，每个候选模板的光滑程度也有差异，被赋予的动态权重与理想权重之间也有一定的差异。其后果是这种非线性加权高阶精度格式设计方法会在光滑区域引入过高水平的耗散，致使数值模拟精度有所降低，对多尺度流动结构的长时间精细模拟不利。

技术实现思路

[0006]本专利技术意在提供一种基于光滑度量量级与候选模板点数的插值方法、装置、终端设备和存储介质，以解决现有技术中存在的不足，本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。
[0007]第一个方面，本专利技术实施例提供一种基于光滑度量量级与候选模板点数的插值方法，所述方法包括：获取待模拟的流场区域，并对所述待模拟的流场区域进行拆分，得到多个结构网
格；确定目标插值模板，其中，所述目标插值模板至少包括a个第一数量的候选模板和b个全局第二数量的候选模板，其中，a，b为大于0的自然数；第一数量的候选模板对应的插值精度是第一阶光滑度量因子，全局第二数量的候选模板对应的插值精度是第二阶光滑度量因子；光滑度量因子用于衡量候选模板光滑程度的参数；通过所述目标插值模板，采用非线性加权高阶精度格式对Navier
‑
Stokes方程进行求解。
[0008]可选地，所述获取待模拟的流场区域，并对所述待模拟的流场区域进行拆分，得到多个结构网格，包括：在计算坐标系下，基于结构网格的有限差分方法，对每一个结构网格的每一个维度进行求解，得到多个结构网格，其中，所述结构网格包括真实求解点和虚拟求解点，所述真实求解点的值根据当前时的初值条件确定，所述虚拟求解点的值根据边值条件确定。
[0009]可选地，所述通过所述目标插值模板，采用非线性加权高阶精度格式对Navier
‑
Stokes方程进行求解，包括：根据所述结构网格，确定每一个结构网格对应的求解点位置和通量点位置；根据节点处的物理量数值采用非线性加权高阶精度插值方法得到半节点处的物理量数值；采用非线性加权高阶精度插值方法，根据所述节点的物理量数量，确定半节点的物理量数值；根据所述节点的物理量数值和所述半节点的物理量数值，确定节点处的数值通量。
[0010]可选地，所述第一数量的候选模板对应的插值精度是第一阶光滑度量因子，全局第二数量的候选模板对应的插值精度是第二阶光滑度量因子，包括：将第一数量确定为M，将第二数量确定为N；M点候选模板对应的光滑度量因子根据M
‑
2阶导数和M
‑
1阶导数的差分算子的平方和确定的。
[0011]可选地，所述候选模板的计算公式如下：；其中：j表示节点标号，h表示网格间距，U
j
表示j节点处的物理量，表示半节点处的真实物理量，S
k
表示第k个候选模板，表示采用第k个候选模板得到的半节点处的近似物理量。
[0012]可选地，所述计算光滑度量因子的方法，包括：
，其中：IS
k
表示第k个候选模板上的光滑度量因子，分别表示j节点处物理量的1~5阶导数。
[0013]第二个方面，本专利技术实施例提供一种基于光滑度量量级与候选模板点数的插值装置，所述装置包括：获取模块，用于获取待模拟的流场区域，并对所述待模拟的流场区域进行拆分，得到多个结构网格；确定模块，用于确定目标插值模板，其中，所述目标插值模板至少包括a个第一数量的候选模板和b个全局第二数量的候选模板，其中，a，b为大于0的自然数；第一数量的候选模板对应的插值精度是第一阶光滑度量因子，全局第二数量的候选模板对应的插值精度是第二阶光滑度量因子；光滑度量因子用于衡量候选模板光滑程度的参数；计算模块，用于通过所述目标插值模板，采用非线性加权高阶精度格式对Navier
‑
Stokes方程进行求解。
[0014]可选地，所述获取模块，用于：在计算坐标系下，基于结构网格的有限差分方法，对每一个结构网格的每一个维度进行求解，得到多个结构网格，其中，所述结构网格包括真实求解点和虚拟求解点，所述真实求解点的值根据当前时的初值条件确定，所述虚拟求解点的值根据边值条件确定。
[0015]可选地，所述计算模块用于：根据所述结构网格，确定每一个结构网格对应的求解点位置和通量点位置；根据节点处的物理量数值采用非线性加权高阶精度插值方法得到半节点处的物理量数值；采用非线性加权高阶精度插值方法，根据所述节点的物理量数量，确定半节点的物理量数值；根据所述节点的物理量数值和所述半节点的物理量数值，确定节点处的数值通量。
[0016]可选地，所述第一数量的候选模板对应的插值精度是第一阶光滑度量因子，全局第二数量的候选模板对应的插值精度是第二阶光滑度量因子，包括：将第一数量确定为M，将第二数量确定为N；M点候选模板对应的光滑度量因子根据M
‑
2阶导数和M
‑
1阶导数的差分算子的平方和确定的。
[0017]可选地，所述候选模板的计算公式如下：
；其中： j表示节点标号， h表示网格间距，U
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光滑度量量级与候选模板点数的插值方法，其特征在于，所述方法包括：获取待模拟的流场区域，并对所述待模拟的流场区域进行拆分，得到多个结构网格；确定目标插值模板，其中，所述目标插值模板至少包括a个第一数量的候选模板和b个全局第二数量的候选模板，其中，a，b为大于0的自然数；第一数量的候选模板对应的插值精度是第一阶光滑度量因子，全局第二数量的候选模板对应的插值精度是第二阶光滑度量因子；光滑度量因子用于衡量候选模板光滑程度的参数；通过所述目标插值模板，采用非线性加权高阶精度格式对Navier
‑
Stokes方程进行求解。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取待模拟的流场区域，并对所述待模拟的流场区域进行拆分，得到多个结构网格，包括：在计算坐标系下，基于结构网格的有限差分方法，对每一个结构网格的每一个维度进行求解，得到多个结构网格，其中，所述结构网格包括真实求解点和虚拟求解点，所述真实求解点的值根据当前时的初值条件确定，所述虚拟求解点的值根据边值条件确定。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过所述目标插值模板，采用非线性加权高阶精度格式对Navier
‑
Stokes方程进行求解，包括：根据所述结构网格，确定每一个结构网格对应的求解点位置和通量点位置；根据节点处的物理量数值采用非线性加权高阶精度插值方法得到半节点处的物理量数值；采用非线性加权高阶精度插值方法，根据所述节点的物理量数量，确定半节点的物理量数值；根据所述节点的物理量数值和所述半节点的物理量数值，确定节点处的数值通量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一数量的候选模板对应的插值精度是第一阶光滑度量因子，全局第二数量的候选模板对应的插值精度是第二阶光滑度量因子，包括：将第一数...

【专利技术属性】
技术研发人员：马燕凯，白进维，燕振国，毛枚良，孙堃，闵耀兵，朱华君，江定武，
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：