基于虚拟节点的径向基函数网格变形方法及翼型设计方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115859472A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211649010.9G06F111/10(2020.01)(22)申请日2022.12.20(71)申请人杭州电子科技大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区2号大街(72)发明人肖周芳王海洋徐岗(74)专利代理机构杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙)33240专利代理师陈炜(51)Int.Cl.G06F30/15(2020.01)G06F30/20(2020.01)G06F17/15(2006.01)G06F17/16(2006.01)G06F113/28(2020.01)权利要求书3页说明书7页附图5页(54)发明名称基于虚拟节点的径向基函数网格变形方法及翼型设计方法(57)摘要本发明公开了一种基于虚拟节点的径向基函数网格变形方法及翼型设计方法。当前，通过网格变形方法生成高质量变形后的网格仍是一个开放性难题。本发明首先根据移动边界点的内部法向获得内部虚拟节点的分布情况；然后将内部虚拟节点进行数量缩减，得到均匀分布的少量内部虚拟节点；接着通过K邻近的边界节点插值得到每个内部虚拟点的位移；最后使用内部虚拟节点和原始边界节点一起构建物面线性平衡方程，求解系数矩阵从而插值计算出内部节点的位移，得到变形后的网格。本发明有效提高了变形后网格的质量和网格变形的程度，针对飞行器翼型截面的变形实现了快速生成高质量的网格单元。进而大大缩减了飞行器翼型翼型优化所需的时长和算力。CN115859472ACN115859472A权利要求书1/3页1.一种基于虚拟节点的径向基函数网格变形方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、获取变形后轮廓相对于原始轮廓的所有边界节点的位移；原始轮廓已生成有网格；步骤2、将原始轮廓上的所有节点分为平滑边界节点、凸包尖角节点和凹包尖角节点三种类型；对于所有原始轮廓上的所有节点pmb，在计算域内沿着pmb处的法向npb创建虚拟节点pn如下：pn＝pmb+λnpb其中，λ为步长；步骤3、对步骤2创建的虚拟节点进行数量缩减；步骤4、针对步骤3得到的选定集合S中的每个虚拟节点，分别通过K邻近算法获取到每个虚拟节点相邻的K个边界节点；以各虚拟节点作为径向基函数插值法中的内部节点，计算各虚拟节点的位移；步骤5、使用虚拟节点和原始轮廓的边界节点，利用径向基函数插值法构建边界线性平衡方程，得到系数矩阵，插值获得变形后轮廓网格的内部节点相对于原始轮廓网格中的内部节点的位移；在原始轮廓网格的基础上，将其所有网格节点按照对应的位移值进行偏移，得到变形后轮廓的网格。2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟节点的径向基函数网格变形方法，其特征在于：步骤2中，若移动边界上的一个节点的两条邻边的夹角小于30°，则该节点属于平滑边界节点；若移动边界上的一个节点的两条邻边的夹角大于30°，且该节点处于凸边界，则该节点属于凸包尖角节点；若移动边界上的一个节点的两条邻边的夹角大于30°，且该节点处于凹边界，则该节点属于凹包尖角节点。3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟节点的径向基函数网格变形方法，其特征在于：步骤2中，凸包尖角节点对应的步长λ大于平滑边界节点和凹包尖角节点对应的步长λ。4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟节点的径向基函数网格变形方法，其特征在于：步骤2中，针对每个凸包尖角节点，均在其两侧额外生成多个虚拟节点；在凸包尖角节点的两侧额外生成的多个虚拟节点pn(t)的表达式如下：式中，ni(i＝1,2)分别为凸包尖角节点相连的两条边界在凸包尖角节点的单位法向量，ncv为n1和n2的平均单位法向量；θ为ncv和ni的夹角；t＝1/T,2/T,...,1；T为凸包尖角节点单侧插入的虚拟节点数量。5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟节点的径向基函数网格变形方法，其特征在于：步骤2中，针对凹包尖角节点生成的虚拟节点进行删减；删减方式为：计算虚拟节点到移动边界上最近的节点的距离；若一个虚拟节点求出的最短距离为λ，则保留该虚拟节点，否则丢弃该虚拟节点。6.根据权利要求1所述的一种基于虚拟节点的径向基函数网格变形方法，其特征在于：步骤3中，进行虚拟节点数量缩减的具体过程如下：3‑1.从所有步骤一中得到的所有虚拟节点中，任选小于N的若干个虚拟节点作为初始2CN115859472A权利要求书2/3页的选定集合；N为预设的缩减后节点数量；设定初始的选定集合S＝{p0,p1,…,pm}；m为选中的初始的选定集合S中的节点数量；3‑2.定义任意一个虚拟节点与选定集合S的距离表示选定集合S中最接近该虚拟节点的节点与该虚拟节点的距离；遍历未被选入选定集合S的虚拟节点，选择与选定集合S距离最大的虚拟节点pnew；将虚拟节点pnew添