申请/专利权人：北京流体动力科学研究中心

申请日：2023-09-08

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN117034470B

主分类号：G06F30/15

分类号：G06F30/15;G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2023.11.28#实质审查的生效;2023.11.10#公开

摘要：本发明公开了一种基于高性能数值计算的飞行器外形快速反设计方法，包括：S1、在确定反设计对象的外形后，基于收集的参数信息进行数字模型逆向重建；S2、基于重建的数字模型进行CFD流场解算；S3、基于S2的流场解算结果对数字模型的气动外形进行确认；S4、对确认后的数字模型进行功能反设计以及数字模型评估验证。本发明公开了一种基于高性能数值计算的飞行器外形快速反设计方法，在CFD流场解算引入了基于图形处理器单元GPU的高性能数值计算求解器，相对于现有技术而言，通过采用基于GPU的高性能数值计算方法，可以极大的提高飞行器流场解算时间，从而快速获得飞行器反设计外形。

主权项：1.一种基于高性能数值计算的飞行器外形快速反设计方法，其特征在于，包括：S1、在确定反设计对象的外形后，基于收集的参数信息进行数字模型逆向重建；S2、基于重建的数字模型进行CFD流场解算；S3、基于S2的流场解算结果对数字模型的气动外形进行确认；S4、对确认后的数字模型进行功能反设计以及数字模型评估验证；在S1中，所述参数信息包括：反设计对象的总体参数、气动性能参数、运动性能参数、红外性能参数、微波性能参数、构成产品的几何参数、总体功能介绍、各种部件外形结构、表面材质；在S1中，所述数字模型逆向重建的方法包括：三维实物逆向建模和图像模型反演建模；其中，所述三维实物逆向建模包括：基于3D扫描仪的实物逆向以及基于3D数据采集平台的软件逆向，其处理流程包括：首先采用HandySCAN3D扫描仪和Vxelements软件完成数据初步采集，采用平滑滤波、均值滤波、中值滤波中的滤波方法去除噪声点数据，使用点云的后处理导向功能，完成点云整体对齐、三角网格计算、光顺点云、点云过滤；其次，采用数字曲面编辑器对点云数据进行处理，初步得到曲面形状；最后，对曲面进行整体的光顺、合并及误差分析；所述图像模型反演建模包括，基于图像的三维重构、局部修正，以及三维实体模型与图片比较确认，采用透视图像法计算求解出目标的具体三维几何尺寸；在S2中，所述CFD流场解算的方法为：基于图形处理器单元GPU的高性能数值计算求解器，对积分形式的可压缩三维流动N-S方程进行求解，进而得到数字模型的气动特性参数；所述GPU为基于Ampere架构NVIDIATeslaA100，所述高性能数值计算求解器是基于CPUGPU异构并行的可压缩流动求解器；所述高性能数值计算求解器的求解流程包括前处理、迭代计算和后处理；其中，所述前处理包括网格文件读入和流场参数可视化；后处理包括将流场结果写入到文件，对流场结果进行处理得到气动载荷、气动数据和气动热，并进行流场显示；前处理和后处理均在CPU上完成；迭代计算包含一系列内核函数的执行，在GPU上完成；其中，所述基于CPUGPU异构并行可压缩流动求解器，CPU负责流场的初始化和后处理，主机与设备之间的数据传输，内核程序的启动、完成与同步，而GPU内核负责处理与网格相关的数值计算；其中，所述与网格相关的数值计算包括时间步长计算、边界条件处理、原始变量梯度计算、无黏通量计算、黏性通量计算、残值计算和原始变量更新；在S4中，所述数字模型评估验证是基于各不确定度因素所产生的误差，通过下式对数字模型给出的置信度评估结果： 上式中，ui表示各不确定度因素引入的不确定度分量。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京流体动力科学研究中心 基于高性能数值计算的飞行器外形快速反设计方法

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