【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及流體力學，特別涉及一種渦動力學流體數值求解方法、裝置、設備及介質。
技術介紹
1、傳統的不可壓縮流體求解器基于navier-stokes方程，需要通過大規模矩陣迭代求解來求解壓力poisson方程，這給求解器的整體數值魯棒性帶來了風險。再者，對于航空工業中遇到的復雜幾何外形，復雜的渦系結構是影響其動力學和熱力學過程的關鍵，采用渦動力學方程作為控制方程開發數值軟件可以更清晰地刻畫工業流體中的關鍵過程，為分析復雜物理過程機理和進一步的優化設計提供更有力的工具。
2、傳統的不可壓縮流體求解器基于navier-stokes方程，采用分步求解n-s方程的非線性對流項，線性黏性耗散項，壓力poisson項以及采用壓力速度修正法來獲得流場的速度信息，這是流體求解器數值仿真的基本原理和過程。然而，其中的壓力poisson方程需要通過大規模迭代矩陣計算進行求解，當矩陣奇異的時候，迭代求解往往不能獲得滿意的結果，從而導致迭代矩陣計算過程往復循環下去，從而造成整個流體求解器的死鎖。這是工業軟件中常常遇到的問題，現有的解決方案是以犧牲流場的精度為代價，往控制方程里加入非物理的人工數值粘性，使得迭代矩陣盡快收斂。但這樣卻使得求解器給出的數值仿真結果某種程度上偏離了真實物理，這也是傳統技術瓶頸所導致的妥協。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種渦動力學流體數值求解方法、裝置、設備及介質，能夠直接準確求解渦動力學流體數值，避免在求解過程增加壓力速度修正。其具體方案如
2、第一方面，本申請公開了一種渦動力學流體數值求解方法，包括：
3、基于工業流體應用場景的流體數值求解需求構建對應的初始渦動力學方程；其中，所述工業流體應用場景為與結構滿足預設復雜度條件的渦系相關的工業場景；
4、根據預設數值離散格式和對流分裂算法并利用初始速度矢量、初始渦矢量以及方程邊界條件對所述初始渦動力學方程中的各組成項進行數值離散，以得到用于更新下一時刻渦矢量的目標渦動力學方程；
5、對所述目標渦動力學方程進行更新計算，以獲取更新后渦矢量；
6、利用更新后渦矢量對與所述目標渦動力學方程關聯的流函數控制方程進行更新，以得到基于更新后流函數矢量確定的目標速度矢量；
7、將所述目標速度矢量和所述更新后渦矢量分別作為初始速度矢量和初始渦矢量，并跳轉執行所述根據預設數值離散格式和對流分裂算法并利用初始速度矢量、初始渦矢量以及方程邊界條件對所述初始渦動力學方程中的各組成項進行數值離散，以得到用于更新下一時刻渦矢量的目標渦動力學方程的步驟，直至滿足預設迭代條件，停止迭代并輸出相應的不同時刻下的流體數值計算結果。
8、可選的，所述基于工業流體應用場景的流體數值求解需求構建對應的初始渦動力學方程，包括：
9、基于工業流體應用場景的流體數值求解需求中的初始速度矢量、初始渦矢量、方程邊界條件、流體運動粘度構建對應的初始渦動力學方程；所述初始渦動力學方程為：
10、；
11、其中，表示初始渦矢量，表示初始速度矢量，表示流體運動粘度，表示時間，表示位移矢量，表示固壁約束的速度矢量，在固壁處的初始渦矢量通過初始速度矢量的旋度約束，表示旋度算子，表示以愛因斯坦張量表示的三維空間中三個坐標軸的方向，且的值分別為1，2，3。
12、可選的，所述根據預設數值離散格式和對流分裂算法并利用初始速度矢量、初始渦矢量以及方程邊界條件對所述初始渦動力學方程中的各組成項進行數值離散，以得到用于更新下一時刻渦矢量的目標渦動力學方程，包括：
13、利用runge-kutta?3階格式耦合crank-nicolson?2階格式的第一數值離散格式并基于初始速度矢量、初始渦矢量以及方程邊界條件對所述初始渦動力學方程的非定常時間項進行數值離散，以得到第一離散表示；
14、利用6階緊致差分耦合weno5的第二數值離散格式以及對流分裂算法并基于初始速度矢量、初始渦矢量以及方程邊界條件對所述初始渦動力學方程的非線性對流項進行數值離散，以得到第二離散表示；
15、利用2階中心差分格式的第三數值離散格式并基于初始速度矢量、初始渦矢量以及方程邊界條件對所述初始渦動力學方程的數值離散耗散項和渦拉伸項進行數值離散，以得到第三離散表示；
16、利用2階中心差分格式的第四數值離散格式并基于初始速度矢量、初始渦矢量以及方程邊界條件對所述初始渦動力學方程的旋度項進行數值離散，以得到第四離散表示；
17、基于所述第一離散表示、所述第二離散表示、所述第三離散表示、所述第四離散表示構建用于更新下一時刻渦矢量的目標渦動力學方程。
18、可選的，所述利用更新后渦矢量對與所述目標渦動力學方程關聯的流函數控制方程進行更新，以得到基于更新后流函數矢量確定的目標速度矢量之前，還包括：
19、基于所述目標渦動力學方程構建關聯的流函數控制方程，所述流函數控制方程為：
20、；
21、其中，表示流函數矢量，n表示計算域邊界的法向量。
22、可選的，所述利用更新后渦矢量對與所述目標渦動力學方程關聯的流函數控制方程進行更新，以得到基于更新后流函數矢量確定的目標速度矢量，包括：
23、利用2階中心差分格式的第五數值離散格式并基于更新后渦矢量對所述流函數控制方程進行求解，以得到更新后流函數矢量，以便基于所述更新后流函數矢量計算目標速度矢量。
24、可選的，所述基于所述更新后流函數矢量計算目標速度矢量，包括：
25、將所述更新后流函數矢量代入，得到目標速度矢量。
26、可選的，所述輸出相應的不同時刻下的流體數值計算結果，包括：
27、輸出基于當前時刻的初始速度矢量和初始渦矢量的輸入條件下計算的各個時刻的渦矢量和速度矢量，以得到各個時刻的流場渦矢量信息和流場速度矢量信息。
28、第二方面，本申請公開了一種渦動力學流體數值求解裝置，包括：
29、方程構建模塊，用于基于工業流體應用場景的流體數值求解需求構建對應的初始渦動力學方程；其中，所述工業流體應用場景為與結構滿足預設復雜度條件的渦系相關的工業場景；
30、數值離散模塊，用于根據預設數值離散格式和對流分裂算法并利用初始速度矢量、初始渦矢量以及方程邊界條件對所述初始渦動力學方程中的各組成項進行數值離散，以得到用于更新下一時刻渦矢量的目標渦動力學方程；
31、更新模塊，用于對所述目標渦動力學方程進行更新計算，以獲取更新后渦矢量；
32、二次更新模塊，用于利用更新后渦矢量對與所述目標渦動力學方程關聯的流函數控制方程進行更新，以得到基于更新后流函數矢量確定的目標速度矢量；
33、結果輸出模塊，用于將所述目標速度矢量和所述更新后渦矢量分別作為初始速度矢量和初始渦矢量，并跳轉執行所述根據預設數值離散格式和對流分裂算法并利用初始速度本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種渦動力學流體數值求解方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的渦動力學流體數值求解方法，其特征在于，所述基于工業流體應用場景的流體數值求解需求構建對應的初始渦動力學方程，包括：
3.根據權利要求2所述的渦動力學流體數值求解方法，其特征在于，所述根據預設數值離散格式和對流分裂算法并利用初始速度矢量、初始渦矢量以及方程邊界條件對所述初始渦動力學方程中的各組成項進行數值離散，以得到用于更新下一時刻渦矢量的目標渦動力學方程，包括：
4.根據權利要求3所述的渦動力學流體數值求解方法，其特征在于，所述利用更新后渦矢量對與所述目標渦動力學方程關聯的流函數控制方程進行更新，以得到基于更新后流函數矢量確定的目標速度矢量之前，還包括：
5.根據權利要求4所述的渦動力學流體數值求解方法，其特征在于，所述利用更新后渦矢量對與所述目標渦動力學方程關聯的流函數控制方程進行更新，以得到基于更新后流函數矢量確定的目標速度矢量，包括：
6.根據權利要求5所述的渦動力學流體數值求解方法，其特征在于，所述基于所述更新后流函數矢量計算目標速度矢
7.根據權利要求1至6任一項所述的渦動力學流體數值求解方法，其特征在于，所述輸出相應的不同時刻下的流體數值計算結果，包括：
8.一種渦動力學流體數值求解裝置，其特征在于，包括：
9.一種電子設備，其特征在于，包括：
10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，用于存儲計算機程序；其中，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1至7任一項所述的渦動力學流體數值求解方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種渦動力學流體數值求解方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的渦動力學流體數值求解方法，其特征在于，所述基于工業流體應用場景的流體數值求解需求構建對應的初始渦動力學方程，包括：
3.根據權利要求2所述的渦動力學流體數值求解方法，其特征在于，所述根據預設數值離散格式和對流分裂算法并利用初始速度矢量、初始渦矢量以及方程邊界條件對所述初始渦動力學方程中的各組成項進行數值離散，以得到用于更新下一時刻渦矢量的目標渦動力學方程，包括：
4.根據權利要求3所述的渦動力學流體數值求解方法，其特征在于，所述利用更新后渦矢量對與所述目標渦動力學方程關聯的流函數控制方程進行更新，以得到基于更新后流函數矢量確定的目標速度矢量之前，還包括：
5.根據權利要求4所述的渦動...
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