物理场仿真方法、系统、介质和电子设备与流程

本技术涉及物理场仿真，特别涉及一种物理场仿真方法、系统、介质和电子设备。

背景技术：

1、在物理场仿真计算领域，目前，业界普遍采用计算机数值仿真的方法，也即将数学中的数值计算方法编制程序或软件，以此控制计算机进行计算。例如，在计算流体动力学(computational fluid dynamics,cfd)中，为了实现对流体的物理场的仿真计算，预测流体的运动规律，可以采用cfd仿真软件，通过求解流体力学的控制方程，进行仿真模拟，以预测流体的运动规律。其中，控制方程指用于描述某一物理现象或规律的数学方程，流体可以包括气体、液体等连续流动的介质，物理场可以包括流体的物理量形成的场，比如流体的速度形成的速度场、流体的压力形成的压力场等。

2、采用cfd仿真软件对流体的物理场进行仿真时，需要在测量区域上划分出大量的网格，网格中的每一个节点都对应于测量区域中不同位置的物理量，通过求解流体的物理量的控制方程，获取所有网格中每个节点在不同时间点下的物理量的数值，可以获取关于流体的物理量的仿真数据，完成仿真。对于几何模型复杂的测量区域，比如机翼附近的物理场需要划分千万量级的网格数量，不仅生成网格的时间较长，并且根据如此多数量的网格，求解控制方程，获得不同时间点下不同节点对应的不同位置的流体的物理量的过程也需要耗费上千中央处理器(central processing unit，cpu)核时，导致整体仿真的耗时较长。其中，节点为网格中的小格的中心点，每个时间点为时间轴上的某个点，代表某个时刻。而如果在物理场的仿真的过程中降低网格数量，采用尺寸更大的粗糙网格进行仿真计算，虽然可以减少整体仿真的耗时，但又不可避免带来较大的计算误差，导致仿真结果精确度较低。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种物理场仿真方法、系统、介质和电子设备。本技术的技术方案可以将输入的粗糙网格的物理场数据进行修正获得物理场修正参数，并且，通过将物理场修正参数，输入代表物理场的物理量的变化规律的控制方程，进行求解，可以获取不同时间点下仿真数据。本方案中通过修正粗糙网格的物理场数据，可以提高输入的粗糙网格的物理场数据的精确度，并且，通过求解代表物理场的物理量的变化规律的控制方程，获取的仿真数据也更加符合物理量的变化规律，并且，通过更加精确的粗糙网格的物理场修正数据数据，获取的仿真数据也更加精确。同时，采用粗糙网格进行仿真计算的计算量也较小，计算时间较短。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种物理场仿真方法，应用于电子设备，方法包括：获取待仿真目标的第一时间点的第一网格的各节点的物理场参数；对待仿真目标的第一时间点的第一网格的各节点的物理场参数进行修正，获得第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数；对第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数进行求导，获得第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数的各阶导数；根据第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数，以及第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数的各阶导数，对物理场的物理量的控制方程进行求解，获得待仿真目标的第二时间点的第一网格的各节点的物理场参数。

3、在一些可能的实现中，通过对待仿真目标的第一时间点的第一网格的各节点的物理场参数，进行修正，并将获得的第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数，输入物理场的物理量的控制方程进行求解，可以根据较为精确的第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数，获取较为精确的待仿真目标的第二时间点的第一网格的各节点的物理场参数，提高了仿真数据的精确度。并且，通过求解物理场的物理量的控制方程，可以基于控制方程代表的物理量的变化规律，获得较为精确的符合物理量的变化规律的仿真数据，也进一步提高了仿真数据的精确度。并且，由于对待仿真目标的第一时间点的第一网格的各节点的物理场参数，进行了修正，提高了第一时间点的第一网格的各节点的物理场参数的精确度，因此，即便第一网格为粗糙网格，也可以通过修正的方式，获取较为精确的仿真数据，同时，采用粗糙网格进行仿真计算，也减少了整体的计算量，减少了计算的时间。

4、在上述第一方面的一种可能的实现中，物理场参数包括待仿真目标的第一网格的各节点对应的物理量数据。

5、在上述第一方面的一种可能的实现中，对应于物理量包括压力，物理场参数包括待仿真目标的第一网格的各节点对应的模拟压力值；或对应于物理量包括压强，物理场参数包括待仿真目标的第一网格的各节点对应的模拟压强值；或对应于物理量包括速度，物理场参数包括待仿真目标的第一网格的各节点对应的模拟速度值；或对应于物理量包括温度，物理场参数包括待仿真目标的第一网格的各节点对应的模拟温度值。

6、在一些可能的实现中，物理场仿真方法可以应用于各种物理场的仿真计算，比如压力场、压强长、速度场、温度场。

7、在上述第一方面的一种可能的实现中，第一网格通过仿真软件获取，网格上的每一个节点对应一个位置数据。

8、在一些可能的实现中，可以采用仿真软件根据具体的测量区域的形状来生成第一网格，网格上的节点对应于每一个小格的中心位置。

9、在上述第一方面的一种可能的实现中，对待仿真目标的第一时间点的第一网格的各节点的物理场参数进行修正，包括：采用神经网络算子对待仿真目标的第一时间点的第一网格的各节点的物理场参数进行修正。

10、在一些可能的实现中，可以采用ai技术，通过神经网络算子来修正输入的第一时间点的第一网格的各节点的物理场参数，通过训练好的神经网络，可以基于训练过程中的学习，将第一时间点的第一网格的各节点的物理场参数修正为较为精确的数据，因此，即使第一网格为粗糙网格，网格中的节点数量较少，也可以获得更加精确的仿真数据。同时，如果采用粗糙网格的数据进行仿真计算，也较大的减少了计算量，缩短了整体计算时间。

11、在上述第一方面的一种可能的实现中，神经网络算子包括傅里叶神经算子或者卷积神经网络算子。

12、在一些可能的实现中，采用傅里叶神经算子或者卷积神经网络算子修正输入的第一时间点的第一网格的各节点的物理场参数，可以获得更加精确的结果。

13、在上述第一方面的一种可能的实现中，对第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数进行求导，获得第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数的各阶导数，包括；采用对称滤波算子对第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数进行求导，获得第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数的各阶导数。

14、在一些可能的实现中，可以通过对称滤波算子，来获得第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数的各阶导数，采用对称滤波算子进行计算，考虑了数值差分的规律，减少了在梯度场预测的误差，也提高了微分计算结果的精度。

15、在上述第一方面的一种可能的实现中，对称滤波算子包括m×m大小的卷积核，如果m为奇数，则卷积核中位于中心位置的参数为0，并且，以中心位置为界，卷积核中的位于堆成位置的参数的数值相等且符号相反。

16、在上述第一方面的一种可能的实现中，对称滤波算子包括m×m大小的卷积核，如果m为偶数，ai，j为卷积核的第i行第j列的参数，i和j为大于等于1的自然数，且i的取值范围为[1,m]，j的取值范围为[1,m]，则选择中的任意一个参数为中心位置，且中心位置的参数的值为0，并且，卷积核中各个参数之间的关系包括：

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18、

19、

20、

21、

22、在上述第一方面的一种可能的实现中，控制方程可以包括：对应于质量守恒定律的控制方程，对应于牛顿第二定律的控制方程，以及对应于能量守恒定律的控制方程。

23、在一些可能的实现中，控制方程作为代表流体的运动规律的方程，每一类控制方程都对应有一个流体的物理原理。

24、第二方面，本技术实施例提供了一种物理场仿真系统，应用于电子设备，系统包括：输入单元，用于获取待仿真目标的第一时间点的第一网格的各节点的物理场参数；修正单元，用于对待仿真目标的第一时间点的第一网格的各节点的物理场参数进行修正，获得第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数；求导单元，用于对第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数进行求导，获得第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数的各阶导数；物理单元，用于根据第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数，以及第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数的各阶导数，对物理场的物理量的控制方程进行求解，获得待仿真目标的第二时间点的第一网格的各节点的物理场参数。

25、在一些可能的实现中，通过修正待仿真目标的第一时间点的第一网格的各节点的物理场参数，可以获得较为精确的第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数，从而在后续计算中获得较为精确的待仿真目标的第二时间点的第一网格的各节点的物理场参数，提高了仿真数据的精确度。并且，对代表的物理量的变化规律的控制方程的求解，也可以获得较为精确的符合物理量的变化规律的仿真数据，也进一步提高了仿真数据的精确度。并且，通过修正待仿真目标的第一时间点的第一网格的各节点的物理场参数，即便第一网格为粗糙网格，也可以通过修正的方式，获取较为精确的仿真数据，同时，采用粗糙网格进行仿真计算，也减少了整体的计算量，减少了计算的时间。

26、可以理解，上述求导单元对应于具体实施例中的对称滤波算子单元，物理单元对应于具体实施例中的物理方程单元。

27、在上述第二方面的一种可能的实现中，物理场参数包括待仿真目标的第一网格的各节点对应的物理量数据。

28、在上述第一方面的一种可能的实现中，对应于物理量包括压力，物理场参数包括待仿真目标的第一网格的各节点对应的模拟压力值；或对应于物理量包括压强，物理场参数包括待仿真目标的第一网格的各节点对应的模拟压强值；或对应于物理量包括速度，物理场参数包括待仿真目标的第一网格的各节点对应的模拟速度值；或对应于物理量包括温度，物理场参数包括待仿真目标的第一网格的各节点对应的模拟温度值。

29、在上述第一方面的一种可能的实现中，第一网格通过仿真软件获取，网格上的每一个节点对应一个位置数据。

30、在上述第一方面的一种可能的实现中，对待仿真目标的第一时间点的第一网格的各节点的物理场参数进行修正，包括：采用神经网络算子对待仿真目标的第一时间点的第一网格的各节点的物理场参数进行修正。

31、在上述第一方面的一种可能的实现中，神经网络算子包括傅里叶神经算子或者卷积神经网络算子。

32、在上述第一方面的一种可能的实现中，对第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数进行求导，获得第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数的各阶导数，包括；采用对称滤波算子对第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数进行求导，获得第一时间点的第一网格的各节点的物理场修正参数的各阶导数。

33、在上述第一方面的一种可能的实现中，对称滤波算子包括m×m大小的卷积核，如果m为奇数，则卷积核中位于中心位置的参数为0，并且，以中心位置为界，卷积核中的位于对称位置的参数的数值相等且符号相反。

34、在上述第一方面的一种可能的实现中，对称滤波算子包括m×m大小的卷积核，如果m为偶数，ai，j为卷积核的第i行第j列的参数，i和j为大于等于1的自然数，且i的取值范围为[1,m]，j的取值范围为[1,m]，

35、则选择中的任意一个参数为中心位置，且中心位置的参数的值为0，并且，卷积核中各个参数之间的关系包括：

36、

37、

38、

39、

40、

41、在上述第一方面的一种可能的实现中，控制方程可以包括：对应于质量守恒定律的控制方程，对应于牛顿第二定律的控制方程，以及对应于能量守恒定律的控制方程。

42、第三方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，可读存储介质上存储有指令，指令在电子设备上执行时使电子设备实现如上所述的方法。

43、第四方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括：存储器，用于存储由电子设备的一个或多个处理器执行的指令；以及处理器，是电子设备的处理器之一，用于执行存储器中存储的指令，以使电子设备实现如上所述的方法。

44、可以理解，上述第二方面至第四方面的技术效果都对应于上述第一方面及其各种实现中的技术效果，在此不做赘述。