二維歐拉網(wǎng)格人機(jī)對話前處理軟件設(shè)計

目前所用的二維歐拉網(wǎng)格計算程序的前處理也就是初始計算模型的輸入,由于程序所使用的計算方法、網(wǎng)格構(gòu)造方式、計算問題的類型不同而各有特色,更多的還是以手工輸入方式為主。這種輸入方式不但效率低下,而且容易出錯,隨著計算機(jī)速度的提高,創(chuàng)建初始模型的時間超過計算時間的情況已屢見不鮮。因此,圖示化前處理的研究工作是十分迫切和有意義的工作,也是計算軟件發(fā)展的總體趨勢。


  軟件設(shè)計的總體思想是:在流場數(shù)據(jù)輸入方面,為了方便、直觀,采用的是由點(diǎn)到線、再到面的經(jīng)典設(shè)計方法;在界面顯示方面,為了在放大情況下能夠平滑地進(jìn)行游移,采用的是與顯示設(shè)備描述表(device context)兼容的內(nèi)存設(shè)備描述表和與顯示位圖兼容的內(nèi)存位圖的方式勾畫界面;在編制程序方面采用面向?qū)ο笤O(shè)計方法,其基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有:點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),包括點(diǎn)的序號、坐標(biāo);線的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),包括線號,線的兩個端點(diǎn)(起始點(diǎn),結(jié)束點(diǎn)),線的二次函數(shù)(直線、橢圓、雙曲線、拋物線)表達(dá)式;塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),包括塊號,塊內(nèi)介質(zhì)號,圍成塊的閉合曲線的線段號。建立的基本對象類有:點(diǎn)的操作對象類,點(diǎn)的顯示對象類,線的操作對象類,線的顯示對象類,塊的操作對象類,塊的顯示對象類,網(wǎng)格劃分對象類,網(wǎng)格顯示對象類,介質(zhì)參數(shù)對象類等。


二維歐拉網(wǎng)格人機(jī)對話前處理軟件設(shè)計的圖1二維歐拉網(wǎng)格人機(jī)對話前處理軟件設(shè)計的圖2 二維歐拉網(wǎng)格人機(jī)對話前處理軟件設(shè)計的圖3 二維歐拉網(wǎng)格人機(jī)對話前處理軟件設(shè)計的圖4


  軟件的主窗口界面如圖1所示(為一個自煅彈丸模型,圖2,圖3是用此軟件生成的數(shù)據(jù)計算的結(jié)果),軟件采用的是多文檔界面。生成一個模型,可遵循以下步驟:(1) 確定模型的計算區(qū)域,即x方向和y方向的起始和結(jié)束坐標(biāo),并確定空間類型(平面或軸對稱);(2) 確定構(gòu)成模型的各個頂點(diǎn);(3) 確定連接這些頂點(diǎn)的模型邊界線;(4) 確定由哪幾條線組成一個閉合區(qū)域,也就是介質(zhì)塊。在這個閉合區(qū)域中,只能存在一種介質(zhì);(5) 劃分網(wǎng)格,網(wǎng)格為矩形網(wǎng)格,可以進(jìn)行等步長劃分和不等步長劃分;(6)生成并輸出網(wǎng)格數(shù)據(jù)。


  軟件具有以下優(yōu)點(diǎn):有較好的可繼承性,維護(hù)簡易,而且有較好普適性,稍加改動,可以通用于矩形網(wǎng)格歐拉計算程序的前處理;以人機(jī)對話的方式形成網(wǎng)格信息和計算區(qū)域內(nèi)的流場分布,用戶界面友好,實(shí)現(xiàn)了“所見即所得”;具有較完備的容錯、糾錯能力,用戶可以進(jìn)行“傻瓜式操作”;矩形與任意多邊形的相交算法不僅適用于歐拉方法的前處理,而且可以應(yīng)用于歐拉方法的混合網(wǎng)格(包括自由面網(wǎng)格)界面處理、CEL方法的拉氏區(qū)域和歐拉區(qū)域耦合邊界的處理。經(jīng)過進(jìn)一步的改進(jìn),還可以應(yīng)用于拉氏網(wǎng)格的重分 。


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