非结构二阶曲面多面体网格重构方法、系统、设备及介质与流程

本技术涉及计算流体力学中的网格数据处理，更具体地说，涉及非结构二阶曲面多面体网格重构方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、非结构网格具备自动化程度高、生成周期短、分布控制灵活等优点，常用于离散复杂工程外形的空间区域，其在复杂外形的计算流体力学（cfd，computation fluiddynamic）中有较广泛的应用。目前绝大多数cfd数值模拟中都采用的都是非结构线性单元，但随着对精算精度要求得越来越高，当流场计算采用高精度方法时，为了保证良好的收敛性和鲁棒性，以及能更好地模拟真实流场，此时往往会采用高阶曲面网格作为输入。不同的网格软件在输出二阶网格时会存在不同的形式，比如一个六面体网格单元可能由27个点构成，一个三棱柱网格单元可能由18个点构成等。

2、cgns（cfd general notation system，cgns）格式是非结构网格软件输出的一类常用格式，cgns格式的网格格式中包含单元体和点的关系，以及点的坐标值。比如非结构二阶曲面六面体网格单元由六个面和27个点构成，包括8个顶点，12个面线段中点，6个面心点，1个体心点等；非结构二阶曲面三棱柱网格单元由五个面和18个点构成，包括6个顶点，9个面线段中点和3个面心点等；非结构通用流场模拟软件nnw-flowstar在非结构网格前处理文件中为减小内存开销，抛弃了非结构二阶曲面多面体网格单元体和其顶点的关系，只保留了非结构二阶曲面多面体单元和单元边界面的关系，以及单元边界面和边界面顶点的关系。

3、然而从已知的上述关系无法直接获得非结构二阶曲面多面体单元与其顶点的关系，只能知道该单元由这多个顶点构成，但是多个顶点的对应关系和相对位置无法获得，也即无法对非结构二阶曲面多面体网格单元进行还原，继而由无法快速对由非结构二阶曲面多面体网格单元组成的飞行器进行计算流体力学数值模拟。

4、综上所述，如何快速对由非结构二阶曲面多面体网格单元组成的飞行器进行计算流体力学数值模拟是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种非结构二阶曲面多面体网格重构方法，其能在一定程度上解决如何快速对由非结构二阶曲面多面体网格单元组成的飞行器进行计算流体力学数值模拟的技术问题。本技术还提供了一种非结构二阶曲面多面体网格重构系统、设备及计算机可读存储介质。

2、为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：

3、一种非结构二阶曲面多面体网格重构方法，包括：

4、获取目标物体的目标非结构二阶曲面多面体网格单元数据，所述目标非结构二阶曲面多面体网格单元数据包括上表面单元边界面、下表面单元边界面及侧表面单元边界面各自的构成顶点信息；

5、将所述上表面单元边界面和所述下表面单元边界面分别作为基准单元边界面和目标单元边界面；

6、确定所述基准单元边界面的所述构成顶点信息与所述目标单元边界面的所述构成顶点信息间的第一点对应关系，所述第一点对应关系包括所述基准单元边界面与所述目标单元边界面的顶点、面线段中点、面心点间的对应关系；

7、将与所述基准单元边界面存在相同边界面顶点的所述侧表面单元边界面作为待处理单元边界面，确定所述待处理单元边界面的所述构成顶点信息与所述基准单元边界面的所述构成顶点信息间的第二点对应关系，所述第二点对应关系包括所述待处理单元边界面的面线段中点与所述基准单元边界面的顶点间的对应关系；

8、基于所述第一点对应关系和所述第二点对应关系，确定所述目标非结构二阶曲面多面体网格单元数据中的点位置对应关系，以基于所述点位置对应关系完成目标非结构二阶曲面多面体网格单元的重构，从而对所述目标物体进行计算流体力学数值模拟。

9、优选的，所述确定所述待处理单元边界面的所述构成顶点信息与所述基准单元边界面的所述构成顶点信息间的第二点对应关系，包括：

10、确定所述基准单元边界面的所述构成顶点信息中的第一点排序方向；

11、以所述第一点排序方向为基准，确定所述待处理单元边界面的所述构成顶点信息中的第二点排序方向；

12、以所述基准单元边界面的所述构成顶点信息中的点位置为基准，确定所述待处理单元边界面的所述构成顶点信息中的点位置偏移量；

13、对于每个所述待处理单元边界面，基于所述第一点排序方向、所述第二点排序方向及所述点位置偏移量，确定所述待处理单元边界面的面线段中点与所述基准单元边界面的顶点间的所述第二点对应关系。

14、优选的，所述以所述第一点排序方向为基准，确定所述待处理单元边界面的所述构成顶点信息中的第二点排序方向，包括：

15、确定所述待处理单元边界面与所述基准单元边界面间的相同线段；

16、确定所述相同线段在所述待处理单元边界面的所述构成顶点信息中的第一排列方向；

17、确定所述相同线段在所述基准单元边界面的所述构成顶点信息中的第二排列方向；

18、若所述第一排列方向与所述第二排列方向相同，则得到方向与所述第一点排序方向相同的所述第二点排序方向；

19、若所述第一排列方向与所述第二排列方向不相同，则得到方向与所述第一点排序方向不相同的所述第二点排序方向。

20、优选的，所述以所述基准单元边界面的所述构成顶点信息中的点位置为基准，确定所述待处理单元边界面的所述构成顶点信息中的点位置偏移量，包括：

21、确定所述相同线段在所述基准单元边界面的所述构成顶点信息中的起始点；

22、确定所述起始点在所述待处理单元边界面的所述构成顶点信息中的记录位置；

23、将所述记录位置作为所述待处理单元边界面的所述点位置偏移量。

24、优选的，所述记录位置包括从零开始的位置编号。

25、优选的，所述基于所述第一点排序方向、所述第二点排序方向及所述点位置偏移量，确定所述待处理单元边界面的面线段中点与所述基准单元边界面的顶点间的所述第二点对应关系，包括：

26、若所述第一点排序方向与所述第二点排序方向相同，则基于第一运算公式，确定所述待处理单元边界面中与所述起始点对应的面线段中点，建立所述待处理单元边界面的面线段中点与所述起始点间的所述第二点对应关系；

27、所述第一运算公式包括：

28、n_lm= f2n[i][4+(3+noffset)%4]；

29、其中，n_lm表示所述待处理单元边界面中与所述起始点对应的面线段中点；noffset表示所述点位置偏移量；%表示求余运算；i表示所述待处理单元边界面的面单元编号，f2n[i][j]表示所述待处理单元边界面的所述构成顶点信息中所述记录位置为j的点信息。

30、优选的，所述基于所述第一点排序方向、所述第二点排序方向及所述点位置偏移量，确定所述待处理单元边界面的面线段中点与所述基准单元边界面的顶点间的所述第二点对应关系，包括：

31、若所述第一点排序方向与所述第二点排序方向不相同，则基于第二运算公式，确定所述待处理单元边界面中与所述起始点对应的面线段中点，建立所述待处理单元边界面的面线段中点与所述起始点间的所述第二点对应关系；

32、所述第二运算公式包括：

33、n_lm= f2n[i][4+noffset%4]；

34、其中，n_lm表示所述待处理单元边界面中与所述起始点对应的面线段中点；noffset表示所述点位置偏移量；%表示求余运算；i表示所述待处理单元边界面的面单元编号，f2n[i][j]表示所述待处理单元边界面的所述构成顶点信息中所述记录位置为j的点信息。

35、一种非结构二阶曲面多面体网格重构系统，包括：

36、第一获取模块，用于获取目标物体的目标非结构二阶曲面多面体网格单元数据，所述目标非结构二阶曲面多面体网格单元数据包括上表面单元边界面、下表面单元边界面及侧表面单元边界面各自的构成顶点信息；

37、第一处理模块，用于将所述上表面单元边界面和所述下表面单元边界面分别作为基准单元边界面和目标单元边界面；

38、第一确定模块，用于确定所述基准单元边界面的所述构成顶点信息与所述目标单元边界面的所述构成顶点信息间的第一点对应关系，所述第一点对应关系包括所述基准单元边界面与所述目标单元边界面的顶点、面线段中点、面心点间的对应关系；

39、第二确定模块，用于将与所述基准单元边界面存在相同边界面顶点的所述侧表面单元边界面作为待处理单元边界面，确定所述待处理单元边界面的所述构成顶点信息与所述基准单元边界面的所述构成顶点信息间的第二点对应关系，所述第二点对应关系包括所述待处理单元边界面的面线段中点与所述基准单元边界面的顶点间的对应关系；

40、第三确定模块，用于基于所述第一点对应关系和所述第二点对应关系，确定所述目标非结构二阶曲面多面体网格单元数据中的点位置对应关系，以基于所述点位置对应关系完成目标非结构二阶曲面多面体网格单元的重构，从而对所述目标物体进行计算流体力学数值模拟。

41、一种非结构二阶曲面多面体网格重构设备，包括：

42、存储器，用于存储计算机程序；

43、处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一所述非结构二阶曲面多面体网格重构方法的步骤。

44、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一所述非结构二阶曲面多面体网格重构方法的步骤。

45、本技术提供的一种非结构二阶曲面多面体网格重构方法，获取目标物体的目标非结构二阶曲面多面体网格单元数据，目标非结构二阶曲面多面体网格单元数据包括上表面单元边界面、下表面单元边界面及侧表面单元边界面各自的构成顶点信息；将上表面单元边界面和下表面单元边界面分别作为基准单元边界面和目标单元边界面；确定基准单元边界面的构成顶点信息与目标单元边界面的构成顶点信息间的第一点对应关系，第一点对应关系包括基准单元边界面与目标单元边界面的顶点、面线段中点、面心点间的对应关系；将与基准单元边界面存在相同边界面顶点的侧表面单元边界面作为待处理单元边界面，确定待处理单元边界面的构成顶点信息与基准单元边界面的构成顶点信息间的第二点对应关系，第二点对应关系包括待处理单元边界面的面线段中点与基准单元边界面的顶点间的对应关系；基于第一点对应关系和第二点对应关系，确定目标非结构二阶曲面多面体网格单元数据中的点位置对应关系，以基于点位置对应关系完成目标非结构二阶曲面多面体网格单元的重构，从而对目标物体进行计算流体力学数值模拟。本技术中，可以将上表面单元边界面和下表面单元边界面分别作为基准单元边界面和目标单元边界面，并确定基准单元边界面的构成顶点信息与目标单元边界面的构成顶点信息间的第一点对应关系，之后可以根据上表面与侧表面间的共线关系来确定待处理单元边界面的构成顶点信息与基准单元边界面的构成顶点信息间的第二点对应关系，最终确定目标非结构二阶曲面多面体网格单元数据中的点位置对应关系，实现了对目标非结构二阶曲面多面体网格单元的重构，继而可以快速对目标物体进行计算流体力学数值模拟。本技术提供的一种非结构二阶曲面多面体网格重构系统、设备及计算机可读存储介质也解决了相应技术问题。