【摘 要】
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随着计算机计算能力的提升,以计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,简称CFD）为基础的飞行器外形气动设计方法逐渐在实际中得到广泛应用。网格生成作为CFD的前处理阶段,占据了整个CFD周期的大部分时间,是CFD模拟的主要效率瓶颈。与非结构网格相比,结构网格在外形表达与仿真模拟中具有网格单元量少及计算精度高的优势。尽管网格生成技术已经比较成熟,但在生成结构网格时,几乎
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随着计算机计算能力的提升,以计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,简称CFD）为基础的飞行器外形气动设计方法逐渐在实际中得到广泛应用。网格生成作为CFD的前处理阶段,占据了整个CFD周期的大部分时间,是CFD模拟的主要效率瓶颈。与非结构网格相比,结构网格在外形表达与仿真模拟中具有网格单元量少及计算精度高的优势。尽管网格生成技术已经比较成熟,但在生成结构网格时,几乎仍然是依靠手工方式将复杂区域分解为规则的子区域,在各个子区域内生成结构网格。这不仅要求工程人员具有较强的网格划分经验,并且十分耗时,这些不足极大地增加了使用结构网格的难度。因此十分有必要开展对于结构网格自动生成方法的研究,以减少结构网格的生成时间,提高整个CFD模拟的效率。本文针对结构网格中的表面结构网格,将传统的基于保角映射生成表面结构网格的方法推广到全局情况,即把曲面全局保角参数化映射到参数域,在参数域上进行拓扑划分并生成结构网格,再将参数域结构网格映射到原来的三维空间。与人工交互的网格生成方法相比,本文所提出的方法在一定程度上实现了表面结构网格的自动生成,提高了网格生成速度及网格单元质量。论文的主要研究工作如下:（1）为实现基于全局参数化映射的表面结构网格自动生成方法,对传统的最小二乘保角映射方法进行改进,使其能够更好地适应本文中的表面结构网格自动生成方法。相比原最小二乘保角映射算法,改进后的算法在保角性和保持边界形状上都更好。通过后续与参数域拓扑自动划分结合,验证了该改进的参数化方法的有效性。（2）为解决表面结构网格自动生成困难的问题,提出了一种基于全局保角参数化的表面结构网格自动生成方法。具体技术流程为:首先将原数模离散为三角网格并利用识别二面角的方法标记出特征;再将能表达原模型外形信息的背景三角网格全局保角参数化到二维参数域;在参数域中,基于原模型的边界及标记的特征信息,使用基于标架场的拓扑自动划分方法进行拓扑划分,再对参数域拓扑进行插值生成网格;最后利用参数域背景三角网格与三维背景网格的对应关系使用重心坐标法将参数域结构网格映射到原来的三维表面,完成模型的表面结构网格自动生成。
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