1.本发明涉及飞行器气动隐身多学科优化技术领域，具体为一种飞行器气动隐身学科分析模型映射联动的方法。
背景技术：2.随着对飞行器生存能力要求的不断提高，隐身能力已经成为现代飞行器的重要性能指标，现代飞行器的设计需要综合考虑气动、隐身等性能。因此，对于飞行器的气动隐身综合优化成为重要的研究课题。
3.飞行器气动隐身综合优化的难点在于学科分析模型的提供，通常气动学科和隐身学科所要求的分析模型不一致的：气动学科常用的模型是非结构空间网格，在前缘等曲率变化较大的地方，网格比较密，附面层网格第一层物面网格高度尺度很小；隐身学科常用的模型要求物面三角面元网格，且三角面元网格尺度要与所计算频率波长有关，且整个物面网格尺度量级要一致。而在飞行器气动隐身综合优化中，飞行器外形随设计变量参数变化而变化，相应的气动、隐身分析所需模型也要需要发生相应的变化，不同学科分析模型的输出成为本技术领域亟需解决的技术难题。
技术实现要素：4.本发明意在提供一种飞行器气动隐身学科分析模型映射联动的方法，克服飞行器气动隐身综合优化在气动学科和隐身学科所要求的分析模型不一致这一问题，实现对飞行器部件进行参数化，在变形后为气动隐身学科提供分析模型，降低了学科模型融合设计优化的难度。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种飞行器气动隐身学科分析模型映射联动的方法，包括以下步骤：
7.s1、准备飞行器初始外形学科分析模型和背景网格模型：
8.给定飞行器初始外形，使用网格划分软件分别为气动学科和隐身学科提供初始外形分析模型；其中，隐身学科为表面三角网格，气动学科为非结构空间网格；并提取其物面网格，绘制飞行器拟变形部件表面结构网格，作为背景网格；
9.s2、建立学科分析模型物面网格与背景网格的映射关系，气动、隐身学科分析模型物面网格由无序网格点和网格点之间的连接关系组成，建立网格点与背景网格的映射关系，其方法是：
10.s2.1、计算背景网格四边形单元的中心点；
11.s2.2、将s2.1中获得的所有中心点组成kd树，以方便查找；
12.s2.3、在kd数中搜索距离待映射点最近的若干个中心点，并找到中心点对应的四边形单元；
13.s2.4、根据边界判断法判断待映射点是否在四边形所有点三坐标最大最小值组成的长方体空间中，找出所有包含映射点的四边形；
14.s2.5、当包含映射点四边形单元个数为0时，则认为待映射点不在背景网格上；当包含待映射点四边形单元个数为1时，计算待映射点在四边形单元中的比例系数，比例系数为四边形单元四个点对待映射点坐标的贡献比例；当包含映射点四边形单元个数大于1个时，计算每个单元的比例系数，并用比例系数计算映射点，取映射点与待映射点最小的单元和比例系数为该点的映射关系；
15.s3、背景网格参数化变形后，由背景网格和各点的比例系数相乘并求和得到被映射点坐标，以此更新学科模型物面网格坐标，得到新的学科模型物面网格；
16.s4、气动学科分析模型由弹簧法将物面网格变形量传播到空间网格，用于新外形的气动分析；隐身学科直接使用新的物面网格作为学科模型进行隐身分析，由此构成不同学科分析模型间的映射联动。
17.进一步地，在s1中，使用网格划分软件pointwise绘制气动学科分析模型和隐身学科初始外形分析模型。
18.进一步地，在s2.4中，边界判断法的判断方法为：由四边形四个点x、y、z三坐标最大和最小值组成的长方体，根据坐标判断被映射点是否在该长方体中。
19.进一步地，在s2.5中，比例系数的计算方式为：
[0020][0021][0022][0023][0024]
待映射点在四边形的映射坐标表示为：
[0025]
p
t
'＝p1×
k1+p2×
k2+p3×
k3+p4×
k4[0026]
式中，p1、p2、p3、p4为四边形四个点的坐标，a1、a2、a3、a4为被映射点与其中两点组成的三角形的面积，pt为映射坐标；
[0027]
由于映射坐标与待映射点距离很小，若四边形较为扭曲或者待映射点与四边形单元空间距离较大，则误差较大。
[0028]
技术方案的有益效果是：
[0029]
本方法可实现飞行器外形变化后，由背景网格驱动气动、隐身学科分析模型变型，具有较好的一致性，过程简单，飞行器外形的参数化转化为背景网格的参数化，而表面结构网格良好的拓扑结构非常容易实现参数化，克服飞行器气动隐身综合优化在气动学科和隐身学科所要求的分析模型不一致这一问题，降低了学科模型融合设计优化的难度。
附图说明
[0030]
图1为本发明一种飞行器气动隐身学科分析模型映射联动方法的流程图；
[0031]
图2为本发明一种飞行器气动隐身学科分析模型映射联动方法的气动分析非结构网格实例图；
[0032]
图3为本发明一种飞行器气动隐身学科分析模型映射联动方法的气动分析非结构网格中物面网格实例图；
[0033]
图4为本发明一种飞行器气动隐身学科分析模型映射联动方法的隐身分析表面三角网格实例局部图；
[0034]
图5为本发一种飞行器气动隐身学科分析模型映射联动方法的背景网格整体图；
[0035]
图6为本发明一种飞行器气动隐身学科分析模型映射联动方法的背景网格局部图；
[0036]
图7为本发明一种飞行器气动隐身学科分析模型映射联动方法的建立待映射点与背景网格映射关系的流程图；
[0037]
图8为本发明一种飞行器气动隐身学科分析模型映射联动方法的四边形单元与待映射点实例图。
具体实施方式
[0038]
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
[0039]
如图1所示，一种飞行器气动隐身学科分析模型映射联动的方法，包括以下步骤：
[0040]
s1、准备飞行器初始外形学科分析模型和背景网格模型：
[0041]
如图2至图6所示，给定飞行器初始外形，使用网格划分软件pointwise绘制气动学科分析模型；同时为隐身学科绘制初始外形分析模型，绘制飞行器表面结构网格，作为背景网格；
[0042]
s2、建立学科分析模型物面网格与背景网格的映射关系：
[0043]
气动、隐身学科分析模型物面网格由无序网格点和网格点之间的连接关系组成，如图7所示，建立待映射点与背景网格的映射关系，其方法是：
[0044]
s2.1、计算背景网格四边形单元的中心点；
[0045]
s2.2、将s2.1中获得的所有中心点组成kd树，以方便查找；
[0046]
s2.3、在kd数中搜索距离待映射点最近的20个中心点，并找到中心点对应的四边形单元；
[0047]
s2.4、根据边界判断法判断待映射点是否在四边形所有点三坐标最大和最小值组成的长方体空间中，找出所有包含映射点的四边形；其中，边界判断法的判断方法为：由由四边形四个点x、y、z三坐标最大和最小值组成的长方体，根据坐标判断被映射点是否在该长方体中；
[0048]
s2.4、当包含映射点四边形单元个数为0时，则认为待映射点不在背景网格上；当包含待映射点四边形单元个数为1时，计算待映射点在四边形单元中的比例系数，比例系数为四边形单元四个点对待映射点坐标的贡献比例；当包含待映射点四边形单元个数大于1个时，计算每个单元的比例系数，并用比例系数计算映射点，取映射点与待映射点最小的单元和比例系数为该点的映射关系；其中，如图8所示，比例系数的计算方式为：
[0049][0050]
[0051][0052][0053]
待映射点在四边形的映射坐标表示为：
[0054]
p
t
'＝p1×
k1+p2×
k2+p3×
k3+p4×
k4[0055]
式中，p1、p2、p3、p4为四边形四个点的坐标，a1、a2、a3、a4为被映射点与其中两点组成的三角形的面积，pt为映射坐标；
[0056]
由于映射坐标与待映射点距离很小，若四边形较为扭曲或者待映射点与四边形单元空间距离较大，则误差较大；
[0057]
s3、背景网格参数化变形后，由背景网格和各点的比例系数相乘并求和得到被映射点坐标，以此更新学科模型物面网格坐标，得到新的学科模型物面网格。
[0058]
s4、气动学科分析模型由弹簧法将物面网格变形量传播到空间网格，用于新外形的气动分析；隐身学科直接使用新的物面网格作为学科模型进行隐身分析；由此构成不同学科分析模型间的映射联动。
[0059]
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
技术特征：1.一种飞行器气动隐身学科分析模型映射联动的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、准备飞行器初始外形学科分析模型和背景网格模型：给定飞行器初始外形，使用网格划分软件分别为气动学科和隐身学科提供初始外形分析模型；其中，隐身学科为表面三角网格，气动学科为非结构空间网格；并提取其物面网格，绘制飞行器拟变形部件表面结构网格，作为背景网格；s2、建立学科分析模型物面网格与背景网格的映射关系，气动、隐身学科分析模型物面网格由无序网格点和网格点之间的连接关系组成，建立网格点与背景网格的映射关系，其方法是：s2.1、计算背景网格四边形单元的中心点；s2.2、将s2.1中获得的所有中心点组成kd树，以方便查找；s2.3、在kd数中搜索距离待映射点最近的若干个中心点，并找到中心点对应的四边形单元；s2.4、根据边界判断法判断待映射点是否在四边形所有点三坐标最大和最小值组成的长方体空间中，找出所有包含映射点的四边形；s2.5、当包含映射点四边形单元个数为0时，则认为待映射点不在背景网格上；当包含待映射点四边形单元个数为1时，计算待映射点在四边形单元中的比例系数，比例系数为四边形单元四个点对待映射点坐标的贡献比例；当包含映射点四边形单元个数大于1个时，计算每个单元的比例系数，并用比例系数计算映射点，取映射点与待映射点最小的单元和比例系数为该点的映射关系；s3、背景网格参数化变形后，由背景网格和各点的比例系数相乘并求和得到被映射点坐标，以此更新学科模型物面网格坐标，得到新的学科模型物面网格；s4、气动学科分析模型由弹簧法将物面网格变形量传播到空间网格，用于新外形的气动分析；隐身学科直接使用新的物面网格作为学科模型进行隐身分析，由此构成不同学科分析模型间的映射联动。2.根据权利要求1所述的一种飞行器气动隐身学科分析模型映射联动的方法，其特征在于：在s1中，使用网格划分软件pointwise绘制气动学科分析模型和隐身学科初始外形分析模型。3.根据权利要求1所述的一种飞行器气动隐身学科分析模型映射联动的方法，其特征在于：在s2.4中，边界判断法的判断方法为：由四边形四个点x、y、z三坐标最大和最小值组成的长方体，根据坐标判断被映射点是否在该长方体中。4.根据权利要求1所述的一种飞行器气动隐身学科分析模型映射联动的方法，其特征在于：在s2.5中，比例系数的计算方式为：在于：在s2.5中，比例系数的计算方式为：在于：在s2.5中，比例系数的计算方式为：
待映射点在四边形的映射坐标表示为：p
t
'＝p1×
k1+p2×
k2+p3×
k3+p4×
k4式中，p1、p2、p3、p4为四边形四个点的坐标，a1、a2、a3、a4为被映射点与其中两点组成的三角形的面积，pt为映射坐标；由于映射坐标与待映射点距离很小，若四边形较为扭曲或者待映射点与四边形单元空间距离较大，则误差较大。
技术总结本发明属于飞行器气动隐身多学科优化技术领域，公开了一种飞行器气动隐身学科分析模型映射联动的方法，包括S1、准备飞行器初始外形学科分析模型和背景网格模型：S2、建立学科分析模型物面网格与背景网格的映射关系；S3、背景网格参数化变形后，由背景网格和各点的比例系数更新得到新的学科模型物面网格；S4、气动学科分析模型由弹簧法将物面网格变形量传播到空间网格，隐身学科直接使用新的物面网格，构成不同学科分析模型间映射联动；本发明克服飞行器气动隐身综合优化在气动学科和隐身学科所要求的分析模型不一致的问题，实现对飞行器部件进行参数化，在变形后为气动隐身学科提供分析模型，降低了学科模型融合设计优化的难度。的难度。的难度。
技术研发人员：钟世东 黄江涛 陈立立 余龙舟 何成军 陈其盛 周琳 陈宪 陈诚 雷鹏轩
受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所
技术研发日：2022.07.22
技术公布日：2022/11/1
