分区网格交互生成方法的研究和应用.pdfVIP

分区网格交互生成方法的研究及应用 吴宗成朱自强陈泽民李津严志 (北京航空航天大学流体所) 摘要本文探讨了分区网格的交互生成方法，包括交互输入、图形显示、网格质量检查、网格 求解过程的随机可视控制等问题，在此基础上研制了网格交互生成系统，应用该系统生成的髓 播实例及流场解表明本文的交互技术是可行的、有效的，研制的软件系统提高了工作效率和网 格质量。 1．前言 在计算流体力学发展过程中，网格生成技术并没能与计算方法的发展保持同步，在 CFD的工程应用中更为明显，事实上只有有了可用于复杂外形的可靠和实用的网格生成 技术，才能实现流场解的全部功能，直到目前为止网格生成仍占一个计算任务全部人力 时间的60％以上。其中，几何外形的描述，复杂构型的区域划分和表面网格点的确定， 既繁杂费时而又非常重要，它直接影响着空间网格生成的质量；此外，当几何作局部修 改时，往往需要重新开始。缩短计算网格生成周期的有效途径之一是研制和发展具有人 机交互性能的网格生成软件，交互性能注重软件的图形用户界面(GUI)，允许用户在屏幕 上构造分区块结构，查错也快，且直观和易子学习和掌握。国外在网格生成技术发展历 史上也都经历了从无到有交互式性能的过程，目前国际上著名的网格生成软件，如 发展与国外先进水平差距较大，近年来，在网格生成技术上有了较快的进展口】，但具有交 互性能的网格生成软件的研制与开发尚处于刚刚起步阶段。由于交互性能主要地体现于 编程技术，已有的文献也只介绍总体原则或给出较多的界面图形。本文对交互式生成分 区网格的方法进行了探索与研究，在摸索和实践基础上研制与开发相应的具有交互性能 InteractiveGrid 的网格生成系统一BIGG(Beihang Generator)。本文的重点在于研究 图形界面的交互功能的方法，因而针对的是较简单的分区和特定的网格拓扑。 2．交互式网格生成技术的发展 改善与提高网格生成的最终目标是研制～种适用于任意几何外形具有图象实时显示的 交互式功能的结构、非结构或杂交网格的多块和自适应的网格生成方法和软件。发展成 具有交互和图象的功能的趋势是合乎逻辑的，因为网格生成是一种高度面向可视 握生成过程中产生的不合要求或不合理的网格质量以及随时加以改进。交互式计算机图 形学的使用可使用户及时地在生成过程中的每一步获得直接的图象反馈，这将大大提高 0 网格生成的效率。要实现自动化程度很高的这一目标尚存在着包括许多方法上和软件研 制上的困难，而且交互式软件的成功与否是由没有很多经验的用户能否有效和方便地使 用来衡量的。 203 网格质量的好坏与评定是网格生成方法和CFD计算经常碰到的一个问题，也是一个 不好回答的问题。有人试图找出衡量计算网格的质量准则，包括光滑性、正交性、扭曲 性、长细比等，但影响数值解的因素包括：1)网格2)计算方法3)物体几何和绕流本 身，因此，网格质量最终要由计算结果来评判，脱离数值解不好讨论这种准则。目前， 只能结合流场计算经验，分析计算网格的局部形态，并作改进。计算网格影响着CFD解 决实际流场的准确程度和效率。若在网格生成时为了初步估计和改进网格的质量，可以 研究一些参数的变化，如网格的扭角、长细比、弧长等，通过计算检查这些参数的变化， 可以定性地、或一定程度上具有定量地对网格进行评估。交互式的网格生成系统则可将 这些网格质量的度量参数视作网格单元数据，利用图象显示观察分析这些参数的变化， 并显示其位置以便于综合分析，帮助网格生