(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111272632.X (22)申请日 2021.10.2 9 (71)申请人 中船重工奥蓝托无锡软件技 术有限 公司 地址 214021 江苏省无锡市新天地休闲广 场1-403 (72)发明人 谢卓雨　吴乘胜　王星　金奕星　 王建春　 (74)专利代理 机构 重庆天成卓越专利代理事务 所(普通合伙) 50240 代理人 王宏松 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种快速查找全域壁面距离和无量纲壁面 距离的方法 (57)摘要 本发明提出了一种快速查找全域壁面距离 和无量纲壁面距离的方法， 包括以下步骤： S1， 通 过计算域网格得到壁面的面元信息， 基于壁面所 有面元面心的空间坐标， 构建K ‑D树； S2， 基于 K‑D 树进行快速搜索， 确定网格格心与面元面心的最 近距离， 记录网格与面元的对应关系； S3， 判断网 格是否为壁面第一层网格， 并对壁面第一层网格 的最近距离进行修正， 作为最终的壁面距离； S4， 基于S3得到的最终的壁面距离和Reichardt公 式， 采用二分法求解无量纲壁面距离。 本发明计 算壁面距离搜索速度快， 准确性高； 且不依赖于 湍动能等物理量， 得到的结果更准确， 此外适用 性也强。 权利要求书2页 说明书6页 附图6页 CN 114004175 A 2022.02.01 CN 114004175 A 1.一种快速查找全域 壁面距离和无量纲壁 面距离的方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1， 通过计算域网格得到壁面的面元信息， 基于壁面所有面元面心的空间坐标， 构 建K‑ D树； S2， 基于K ‑D树进行快速搜索， 确定网格格心与面元面心的最近距离， 记录网格与面元 的对应关系； S3， 判断网格是否为壁面第一层网格， 并对壁面第一层网格的最近距离进行修正， 作为 最终的壁 面距离； S4， 基于S3得到的最终的壁面距离和Reichardt公式， 采用二分法求解无量纲壁面距 离。 2.根据权利要求1所述的一种快速查找全域壁面距离和无量纲壁面距离的方法， 其特 征在于， 所述S1包括以下步骤： S1‑1， 第一个面元的面心坐标(x11,x21,x31)作为树的根节点， 然后令i＝2， 得到第二个 面元的面心坐标(x12,x22,x32)； S1‑2， 针对第i个面元的面心坐标(x 1i,x2i,x3i)， 依次与K ‑D树第n层的节点的xk值进行 比较， 若第i个面元面心的xki值小于第n层节点的xk值， 则进入第n层节点的左子树， 否则进 入右子树， 直至子树为空树， 判断i是否大于M， 若是， 则执行步骤S1 ‑3， 若否， 则将第i个面元 的面心坐标(x1i,x2i,x3i)作为该树节点， 且令i＝i+1， 执行步骤S 1‑2； 其中k取值为1、 2和3 分别指代x、 y和z三个方向， M为 面元的总数目； S1‑3， K‑D树构建完成。 3.根据权利要求1所述的一种快速查找全域壁面距离和无量纲壁面距离的方法， 其特 征在于， 所述S2包括以下步骤： S2‑1， 进入根节点； S2‑2， 在第n层， 令k＝mod(n ‑1,3)+1， 其中mod是取余函数； 对比格心xk值和该节点xk 值， 若格心xk值小于节 点xk值则进入左子树， 否则进入右子树； xk即x1、 x2、 x3的统一表达形 式， k可以取1、 2、 3， x1、 x2、 x3分别指代x、 y和z； S2‑3， 重复执行步骤S2 ‑2， 直至出现叶节点， 将其标记为已访问， 计算格心与该节点面 心的距离L， 若L小于最小距离变量d， 令 d＝L， 且记录当前叶节点的面心编号； 若L大于最小 距离变量d， 则执 行下一步骤； S2‑4， 若当前节点 为根节点， 则进程结束， 否则， 执 行步骤S2 ‑5； S2‑5， 进入父节点， 若该节点已被访问过， 执 行步骤S2 ‑5， 否则执 行步骤S2 ‑6； S2‑6， 将该节点标记为已访问， 计算格心与该节点面心的距离L， 若L小于最小距离变量 d， 令d＝L， 且记录当前节点的面心编号； S2‑7， 计算格心xk值和当前节点xk值的差的绝对值， 若该值大于d， 执行步骤S2 ‑4， 否则 进入当前节点的另一子树， 执 行步骤S2 ‑2。 4.根据权利要求1所述的一种快速查找全域壁面距离和无量纲壁面距离的方法， 其特 征在于， 所述S3中的修 正包括： 对 在壁面法向方向上进行投影， 得到修正后最近距离的向量表示 其中， 为当前的最近距离的向量表示， 为面法向方向。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114004175 A 25.根据权利要求1所述的一种快速查找全域壁面距离和无量纲壁面距离的方法， 其特 征在于， 所述S4中的Reic hardt公式为： 其中， κ为冯卡门常数， ln (·)为自然对数， exp( ·)表示以自然常数e为底的指数函数， y+为无量纲壁面距离， u+为无 量纲速度。 6.根据权利要求1所述的一种快速查找全域壁面距离和无量纲壁面距离的方法， 其特 征在于， 所述S4中的采用二分法求 解无量纲壁 面距离包括： F(y+)为关于y+的单调递增函数， y+为无量纲壁面距 离， u+为无量纲速度， y为壁面距 离， u 为平行于壁 面的速度分量， ν 为 运动粘性系数； 然后令F(y+)＝0， 采用二分法进行求 解， 从而得到无量纲壁 面距离y+。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114004175 A 3