恭喜浙江大学;北京空天技术研究所;北京机电工程研究所郑耀获国家专利权
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龙图腾网恭喜浙江大学;北京空天技术研究所;北京机电工程研究所申请的专利面向复杂飞行器全速域数值模拟非线性数值迭代求解方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116757110B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-25发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310655733.8,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权面向复杂飞行器全速域数值模拟非线性数值迭代求解方法是由郑耀;张继发;宁国栋;关成启;张阳;赵云龙;王刚;张帅设计研发完成,并于2023-06-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本面向复杂飞行器全速域数值模拟非线性数值迭代求解方法在说明书摘要公布了:本发明公开了面向复杂飞行器全速域数值模拟的非线性数值迭代求解方法,包括:基于度量张量生成计算域内各向异性网格,构建可压缩流动的数值离散格式与RANS湍流模型,并采用Gauss–Seidel方法对RANS偏微分方程组的非线性预算子进行迭代计算,减小了各向异性网格在迭代过程中可能出现的高频误差。为了快速访问网格节点并保证节点插值解的准确性,实施节点模板增强策略和高效的着色遍历算法;并采用广义共轭残差法进行前后迭代解静态残差评估,使得计算效率和鲁棒性大为提高。本发明擅长处理各向异性混合网格,既能保证大宽高比边界层网格上数值解的迭代鲁棒性,又能保证在大尺寸粗网格上数值解的收敛效率,进而保证整个非线性方程求解迭代过程的高效和稳定。
本发明授权面向复杂飞行器全速域数值模拟非线性数值迭代求解方法在权利要求书中公布了:1.面向复杂飞行器全速域数值模拟非线性数值迭代求解方法,其特征在于,包括:首先基于流场梯度特征构造的度量张量对飞行器外流场生成各向异性网格;具体包括:流场中所有度量张量构成度量空间,有:xTMx=1其中M是对称正定矩阵,称之为度量张量矩阵,x=[x,y,z]为欧拉空间内网格点坐标;度量张量矩阵M是描述网格单元形状与尺寸特征的度量标准,其数学表达式为:M=VTdiag{|λ1|,|λ2|,|λ3|}V其中流场梯度特征的变化信息用Hessian矩阵H来描述,λii=1、2、3和V分别是H矩阵的特征值和特征向量;利用度量张量矩阵的这一特性,首先在度量空间内生成常规的非结构化网格,然后转换到欧氏空间内,最终生成各向异性网格;构建RANS湍流模型,并对雷诺平均RANS方程各项进行离散化处理;所述对雷诺平均RANS方程各项进行离散化处理,具体是:对流项采用Roe通量差分分裂或vanLeer通量矢量分裂,并采用2阶精度迎风格式进行离散化;扩散项采用2阶中心格式进行离散,这样使得整个平均流计算精度达到2阶;在计算域基于预处理算子迭代、节点模板增强及广义共轭残差评估控制,对雷诺平均RANS方程的非线性算子采用Gauss–Seidel方法进行迭代求解;在对非线性预处理算子进行迭代过程中,采用着色算法确定迭代时网格单元访问的顺序,具体过程如下:开始时所有网格单元都被分配颜色0;然后依次遍历每一个网格单元,尝试分配颜色1;但如果与当前网格单元相邻的任何单元已经分配了颜色n=1,则尝试分配失败,将颜色索引增加1即n=n+1,并重复尝试,直到将颜色成功分配给当前单元;对非线性预处理算子进行迭代时首先访问颜色n=1的网格单元,然后访问颜色n=2的网格单元,依此类推;以此提高Gauss–Seidel方法迭代的稳定性。
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