1.一种基于自适应线搜索网格光顺的装备仿真设计方法,其特征在于,所述方法包括:获取预先设置的飞行器几何模型,根据所述飞行器几何模型生成对应的飞行器网格文件;所述飞行器网格文件中网格的单元类型为四面体网格;根据四面体扭曲度质量评估准则对所述飞行器网格文件中低于质量阈值的四面体网格单元进行升序排序,并对排序结果进行局部拓扑优化,得到优化网格单元集合;在所述优化网格单元集合中选取包括唯一顶点的星形结构域作为局部优化域,以最大化局部优化域中的最差单元质量为目标构建顶点优化模型;采用预先设置的基于固定面距离的加权平均法计算得到满足顶点优化模型的最优移动方向,采用预先设置的基于二次插值自适应线搜索方法求解所述顶点优化模型得到最优移动方向上的最优步长,根据最优移动方向和最优步长更新顶点位置,得到光顺后的网格,根据光顺后的网格优化飞行器网格文件,得到优化后的飞行器网格文件;根据利用CFD数值仿真软件对所述优化后的飞行器网格文件进行计算,得到飞行器外形中粘性流动在边界层附近的数值结果;根据所述数值结果分析当前飞行器外形中在边界层区域附近所存在的物理现象,当飞行器外形达到要求的气动性能指标时,输出当前的飞行器几何形状。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述采用预先设置的基于固定面距离的加权平均法计算得到满足顶点优化模型的最优移动方向包括:根据局部优化域中单元质量低于采样阈值的单元得到采样单元,采用基于固定面距离的有限差分法计算得到采样单元在各个方向的梯度,对各个方向的梯度进行加权平均得到最优移动方向。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述采用预先设置的基于二次插值自适应线搜索方法求解所述顶点优化模型得到最优移动方向上的最优步长包括:获取当前经升序排序的初始步长序列和所述初始步长序列中的第一序列最优步长,若第一序列最优步长小于初始步长序列的步长最大值,则根据初始步长序列中的元素进行二次差值拟合,得到拟合函数,在所述拟合函数中查找在最优移动方向上的最优步长,得到第一候选步长;获取当前经升序排序的步长序列和所述步长序列中的第二序列最优步长,当步长序列中相邻步长对应的网格单元不同时,利用一阶泰勒展开式近似单元质量评估函数的局部行为求解交点,得到第二候选最优步长;分别获取各候选最优步长与相邻步长构成的第一区间和第二区间,根据第一区间和第二区间的端点差值的大小关系确定最优步长,并对最优步长所在区间进行边界处理,根据各候选最优步长对应的最优步长更新所述步长序列;所述第一区间的较大值端点为候选最优步长,较小值端点为小于最优候选步长的相邻步长;所述第二区间的较大值端点为大于最优候选步长的相邻步长,较小值端点为候选最优步长;将更新后的步长序列作为下一轮迭代时的初始步长序列,迭代更新所述最优步长,直到满足迭代停止条件时,停止迭代,输出当前的最优步长。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,采用基于固定面距离的有限差分法计算得到采样单元在各个方向的梯度包括:采用基于固定面距离的有限差分法计算采样单元在各个方向的梯度为: ;其中, 为单元质量评估函数, 为顶点坐标, 为扰动值, , 为顶点 距离当前第 个单元 的固定面的距离, 为扰动值控制系数。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:若第一序列最优步长等于初始步长序列的步长最大值,则外推初始步长序列。
6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,根据初始步长序列中的元素进行二次差值拟合,得到拟合函数包括:从初始步长序列中获取多个采样点,将采样点对应的步长作为横坐标,在所述步长和当前最优移动方向下对应的单元质量作为纵坐标,得到多个离散点,根据多个离散点进行二次差值拟合,得到拟合函数。
7.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,在所述拟合函数中查找在最优移动方向上的最优步长,得到第一候选步长包括:当拟合函数中的二次项系数大于或等于0时,求解拟合函数在步长区间的极值点,得到第一候选最优步长,或者,当拟合函数中的二次项系数小于0时,利用二分法求解,得到第一候选最优步长。
8.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:当第二序列最优步长等于步长序列的步长最大值时,外推步长序列。
9.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据第一区间和第二区间的端点差值的大小关系确定最优步长包括:根据第一区间的端点差值得到第一差值,根据第二区间的端点差值得到第二差值;若所述第一差值大于所述第二差值,则根据第一区间的中点步长确定最优步长;若所述第二差值大于所述第一差值,则根据第二区间的中点步长确定最优步长。
10.一种基于自适应线搜索网格光顺的装备仿真设计系统,其特征在于,所述系统包括:网格文件生成模块,用于获取预先设置的飞行器几何模型,根据所述飞行器几何模型生成对应的飞行器网格文件;所述飞行器网格文件中网格的单元类型为四面体网格;网格预处理模块,用于根据四面体扭曲度质量评估准则对所述飞行器网格文件中低于质量阈值的四面体网格单元进行升序排序,并对排序结果进行局部拓扑优化,得到优化网格单元集合;模型构建模块,用于在所述优化网格单元集合中选取包括唯一顶点的星形结构域作为局部优化域,以最大化局部优化域中的最差单元质量为目标构建顶点优化模型;顶点光顺模块,用于采用预先设置的基于固定面距离的加权平均法计算得到满足顶点优化模型的最优移动方向,采用预先设置的基于二次插值自适应线搜索方法求解所述顶点优化模型得到最优移动方向上的最优步长,根据最优移动方向和最优步长更新顶点位置,得到光顺后的网格,根据光顺后的网格优化飞行器网格文件,得到优化后的飞行器网格文件;数值仿真模块,用于根据利用CFD数值仿真软件对所述优化后的飞行器网格文件进行计算,得到飞行器外形中粘性流动在边界层附近的数值结果;结果输出模块,用于根据所述数值结果分析当前飞行器外形中在边界层区域附近所存在的物理现象,当飞行器外形达到要求的气动性能指标时,输出当前的飞行器几何形状。