一种网格流场的处理方法、装置、设备及存储介质与流程

本技术涉及计算流体力学，尤其涉及一种网格流场的处理方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、计算流体力学（computational fluid dynamics，cfd）技术是研究工程和科学问题的重要手段，在军事和民用领域都具有广泛的应用。例如，高速飞行器的流动状态，再入飞船的气动加热，飞机起飞、着陆、巡航的气动状态，汽车的运动，风对桥梁的影响等问题的仿真计算。计算空气动力学是计算流体力学的重要分支，其特点是流体介质具有显著的可压缩性、具有多种物理、化学现象，目前已形成了许多针对空气动力学的通用cfd分析软件。

2、广泛应用于这类cfd工程软件中的隐式lu-sgs（lower-upper symmetric gauss-seidel relaxation）算法是一种高精度、高效率的求解手段，具有无条件稳定，且保证矩阵对角占优的优点，同时，对非定常计算的适应性拓展方便，因此，在计算空气动力流动模拟中应用最为广泛。

3、上述隐式lu-sgs算法具有较强的数据依赖性，即，后一步的处理过程依赖于前一步的处理结果，无法实现并行处理，为此可以对网格进行分区域来分别处理。

4、但是，在分区域分别处理过程中，处于相邻区域边界处的网格单元的流场解的增量被默认为0，相邻区域边界处变为了jacobi（雅克比）迭代，这将会降低隐式化加速效果，降低了收敛效率。可见，传统的处理方案存在处理效率低的问题。

技术实现思路

1、本技术提供了一种网格流场的处理方法、装置、设备及存储介质，能够提高处理效率。

2、为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：

3、第一方面，本技术提供了一种网格流场的处理方法，所述方法包括：

4、将待处理网格分为多个互不重叠的子区域；

5、沿所述子区域的边界，依次向与所述子区域相邻的相邻区域扩展至少2层辅助网格单元集，第一层辅助网格单元集与所述子区域的边界邻接且位于所述子区域之外；

6、针对每个子区域：

7、按照所述子区域中网格单元的计算编号由小到大的顺序，依次确定第一目标网格单元；根据第一协助网格单元的流场解的中间增量，确定所述第一目标网格单元的流场解的中间增量，其中，所述第一协助网格单元与所述第一目标网格单元相邻且所述第一协助网格单元的计算编号小于所述第一目标网格单元的计算编号；

8、按照所述子区域对应的辅助网格单元的计算编号由小到大的顺序，依次确定第二目标网格单元；根据第二协助网格单元的流场解的中间增量，确定所述第二目标网格单元的流场解的中间增量；所述第二协助网格单元与所述第二目标网格单元相邻且所述第二协助网格单元的计算编号小于所述第二目标网格单元的计算编号；

9、按照所述子区域对应的辅助网格单元的计算编号由大到小的顺序，依次确定第三目标网格单元；根据所述第三目标网格单元的流场解的中间增量以及第三协助网格单元的流场解的更新量，确定所述第三目标网格单元的流场解的更新量；所述第三协助网格单元与所述第三目标网格单元相邻且所述第三协助网格单元的计算编号大于所述第三目标网格单元的计算编号；

10、按照所述子区域中网格单元的计算编号由大到小的顺序，依次确定第四目标网格单元；根据所述第四目标网格单元的流场解的中间增量以及第四协助网格单元的流场解的更新量，确定所述第四目标网格单元的流场解的更新量；所述第四协助网格单元与所述第四目标网格单元相邻且所述第四协助网格单元的计算编号大于所述第四目标网格单元的计算编号；

11、如果所述第四目标网格单元的流场解的更新量小于预设更新量阈值，则根据所述第四目标网格单元的前次迭代流场解和所述第四目标网格单元的流场解的更新量，确定所述第四目标网格单元的收敛流场解；

12、合并每个子区域中网格单元的收敛流场解，得到所述待处理网格的收敛流场解。

13、在一些可能的实现方式中，所述将待处理网格分为多个互不重叠的子区域，包括：

14、将待处理网格映射为网格无向图，所述网格无向图的节点表征网格单元；

15、根据所述网格无向图中节点的联结度，将所述待处理网格分为多个互不重叠的子区域。

16、在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：

17、根据所述网格无向图中节点的联结度，确定待处理网格中每个网格单元的全局编号。

18、在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：

19、针对每个子区域，按照所述子区域中网格单元的全局编号，确定所述子区域中网格单元的计算编号。

20、在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：

21、为每个子区域分配区域编号；

22、针对每个辅助网格单元集，按照所述辅助网格单元集所处区域的区域编号以及所述辅助网格单元集中辅助网格单元的全局编号，确定所述辅助网格单元集中每个辅助网格单元的计算编号；

23、其中，在排列顺序上，所述子区域中网格单元的计算编号的最大值小于所述子区域对应的辅助网格单元的计算编号的最小值，并且所述子区域中网格单元的计算编号的最大值与所述子区域对应的辅助网格单元的计算编号的最小值相邻。

24、在一些可能的实现方式中，所述根据所述网格无向图中节点的联结度，确定待处理网格中每个网格单元的全局编号，包括：

25、确定所述网格无向图中联结度最小的目标节点；

26、由所述目标节点开始，依次对所述网格无向图中的节点进行排序；

27、根据所述网格无向图中的节点的顺序，确定待处理网格中每个网格单元的全局编号。

28、在一些可能的实现方式中，所述辅助网格单元集的层数大于或等于3层。

29、第二方面，本技术提供了一种网格流场的处理装置，所述装置包括：

30、分区模块，用于将待处理网格分为多个互不重叠的子区域；

31、扩展模块，用于沿所述子区域的边界，依次向与所述子区域相邻的相邻区域扩展至少2层辅助网格单元集，第一层辅助网格单元集与所述子区域的边界邻接且位于所述子区域之外；

32、处理模块，用于针对每个子区域：

33、按照所述子区域中网格单元的计算编号由小到大的顺序，依次确定第一目标网格单元；根据第一协助网格单元的流场解的中间增量，确定所述第一目标网格单元的流场解的中间增量，其中，所述第一协助网格单元与所述第一目标网格单元相邻且所述第一协助网格单元的计算编号小于所述第一目标网格单元的计算编号；按照所述子区域对应的辅助网格单元的计算编号由小到大的顺序，依次确定第二目标网格单元；根据第二协助网格单元的流场解的中间增量，确定所述第二目标网格单元的流场解的中间增量；所述第二协助网格单元与所述第二目标网格单元相邻且所述第二协助网格单元的计算编号小于所述第二目标网格单元的计算编号；按照所述子区域对应的辅助网格单元的计算编号由大到小的顺序，依次确定第三目标网格单元；根据所述第三目标网格单元的流场解的中间增量以及第三协助网格单元的流场解的更新量，确定所述第三目标网格单元的流场解的更新量；所述第三协助网格单元与所述第三目标网格单元相邻且所述第三协助网格单元的计算编号大于所述第三目标网格单元的计算编号；按照所述子区域中网格单元的计算编号由大到小的顺序，依次确定第四目标网格单元；根据所述第四目标网格单元的流场解的中间增量以及第四协助网格单元的流场解的更新量，确定所述第四目标网格单元的流场解的更新量；所述第四协助网格单元与所述第四目标网格单元相邻且所述第四协助网格单元的计算编号大于所述第四目标网格单元的计算编号；如果所述第四目标网格单元的流场解的更新量小于预设更新量阈值，则根据所述第四目标网格单元的前次迭代流场解和所述第四目标网格单元的流场解的更新量，确定所述第四目标网格单元的收敛流场解；合并每个子区域中网格单元的收敛流场解，得到所述待处理网格的收敛流场解。

34、第三方面，本技术提供了一种计算设备，包括存储器和处理器；

35、其中，在所述存储器中存储有一个或多个计算机程序，所述一个或多个计算机程序包括指令；当所述指令被所述处理器执行时，使得所述计算设备执行如第一方面中任一项所述的方法。

36、第四方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序用于执行如第一方面中任一项所述的方法。

37、由上述技术方案可知，本技术至少具有如下有益效果：

38、本技术提供了一种网格流场的处理方法，该方法可以由处理设备执行。处理设备先将待处理网格分为多个互不重叠的子区域，进而能够同时对不同的子区域并行处理，从而提高处理效率。此外，本技术提供的处理方法中，针对处于边界处的网格单元做了额外的处理，处理设备沿子区域的边界，依次向与子区域相邻的相邻区域扩展至少2层辅助网格单元集，这样，针对处于边界处的网格单元而言，这些网格单元与辅助网格单元集中的辅助网格单元相邻接，辅助网格单元的流场解的中间增量和更新量是实时更新的，并不被默认设置为0，处理设备在计算处于边界的网格单元过程中，所使用的邻接网格单元（包括辅助网格单元以及当地网格单元）的流场解的增量均是最新的，因此，能够减少计算过程的迭代次数，加快收敛过程，提高处理效率。

39、应当理解的是，本技术中对技术特征、技术方案、有益效果或类似语言的描述并不是暗示在任意的单个实施例中可以实现所有的特点和优点。相反，可以理解的是对于特征或有益效果的描述意味着在至少一个实施例中包括特定的技术特征、技术方案或有益效果。因此，本说明书中对于技术特征、技术方案或有益效果的描述并不一定是指相同的实施例。进而，还可以任何适当的方式组合本实施例中所描述的技术特征、技术方案和有益效果。本领域技术人员将会理解，无需特定实施例的一个或多个特定的技术特征、技术方案或有益效果即可实现实施例。在其他实施例中，还可在没有体现所有实施例的特定实施例中识别出额外的技术特征和有益效果。