高超声速飞行器气动热快速计算前置处理研究

摘要

随着CAD在工程上的广泛应用，将CAD输出的描述几何外形的数据转换成CFD计算所依据的几何外形数据已成为亟待解决问题。本文结合课题组项目“基于IGES的高超声速飞行器气动热快速计算研究”，对其中的关键技术之一前置处理技术的若干重要问题进行了研究。 首先，对复杂外形前置处理技术的国内外发展现状进行系统的分析、归类和整理，明确了符合目前发展趋势的研究方案，即以从IGES文件中提取数据信息为基础的前置处理方案。 剖析了IGES文件的整体组织结构、各部分的作用以及它们之间的相互联系，分析了数据文件中几何信息的数据封装原理，建立了适当的数据存储结构，给出了提取数据信息的流程。在此基础上设计了IGES数据接口，实现了对IGES文件数据的提取与转化。 分析了NURBES方法的数学原理，实现了IGES中常用曲面模型的离散重构。针对IGES中的曲面模型，研究了曲面与平面求交的算法。并以几何处理的数据信息为基础，根据超声速飞行器绕流流场的特点和数值模拟的要求，初步研究了头部和机身的网格生成方法。 总的来说，本文研究得到了一种以从IGES文件中提取数据信息为基础的前置处理方法。并以提取的某飞行器模型数据为例，完成了曲面重构、几何剖分和网格生成。结果表明，本文的方法成功地解决了将CAD输出的描述几何外形的数据转换成CFD计算所依据的几何外形数据的问题。对飞行器复杂外形设计，该方法有着广阔的应用前景，能够很好地满足工程设计的需要，可以作为“高超声速气动热快速计算系统”的不可或缺的一部分。