MÉTODOS Y SISTEMAS PARA ADAPTAR LA TOPOLOGÍA DE UNA MALLA ESTRUCTURADA MULTI-BLOQUE DE UN OBJETO A UNA MODIFICACIÓN DE SU GEOMETRÍA.

Métodos y sistemas para adaptar la topología de una malla estructurada multi-bloque de un objeto a una modificación de su geometría. Campo de la invención La presente invención se refiere a métodos y sistemas para adaptar la topología de una malla estructurada multibloque de un objeto a una modificación de su geometría, particularmente en el campo aeronáutico. Antecedentes de la invención Actualmente la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) ú otros modelos analíticos se usan ampliamente tanto en la industria aeronáutica como en otras industrias. De cara a reducir las inversiones en Ensayos en Túneles de Viento se usa crecientemente la simulación en las actividades de diseño. CFD discretiza el dominio físico en pequeñas celdas en las que se calculan las ecuaciones de Navier-Stokes o simplificaciones de las mismas como por ejemplo las ecuaciones promediadas de Reynolds de Navier-Stokes. Ello implica la necesidad de una buena malla para llevar a cabo un buen cálculo. Las mallas que se usan en actividades de diseño utilizando herramientas de simulación tales como CFD son de tres tipos: totalmente estructuradas, totalmente desestructuradas ó híbridas, que son mezclas de los otros dos tipos de mallas. Las mallas estructuradas son mallas en las que la conectividad es regular y viene fijada por la topología: cada vértice interior es incidente sobre un número fijo de celdas y cada celda está delimitada por un número fijo de lados y bordes. Todos los nodos de una malla estructurada pueden ser localizados usando índices (l, j, k), por lo que su conectividad es explícita. Las mallas desestructuradas tienen una conectividad totalmente arbitraria: un vértice de la malla puede pertenecer a cualquier número de celdas y cada celda puede tener cualquier número de bordes o lados. Los datos de la topología deben estar permanentemente almacenados para conocer exactamente los vecinos de cada nodo. El coste de la memoria involucrada por el uso de una malla desestructurada puede por tanto llegar a ser gravoso muy rápidamente. Para geometrías complejas, las mallas estructuradas están divididas en varios bloques creando mallas estructuradas multi-bloque en las que la geometría en cuestión está formada por varios bloques estructurados, que comprenden mallas ordenadas estructuralmente dentro de ellos. En el análisis o diseño de muchos productos industriales utilizando herramientas informáticas de simulación que requieren la utilización de mallas estructuradas (total o parcialmente) multi-bloque es necesario, particularmente en el campo aeronáutico, estudiar diferentes configuraciones geométricas parar alcanzar la geometría final. En este sentido, el procedimiento habitual consiste, en seleccionar inicialmente una geometría de partida desde el punto de vista de alguna magnitud física y, a continuación, llevar a cabo un proceso de optimización estudiando varias geometrías obtenidas generalmente aplicando a la geometría de partida pequeñas modificaciones (p. ej. rotación de algunos elementos). La topología es la disposición según la cual los bloques y vértices de una malla se conectan entre sí. Los vértices están conectados entre sí por bordes. Los vértices y los bordes forman la estructura multi-bloque. La malla estructurada se calcula finalmente para cada bloque. Esto significa que diferentes tipos de objetos usarán diferentes topologías de malla mientras que objetos similares usarán mallas diferentes pero con la misma tipología (la misma disposición de vértices-bordes-bloques, aunque no su ubicación en el espacio no sea idéntica). Por ejemplo, algunas topologías relacionadas con aeronaves son una topología cuerpo-colas, una topología ala-cuerpo-colas ó una topología cola en T. Una vez que el objeto en cuestión está mallado, de acuerdo con su topología, todas las configuraciones geométricas que deben ser estudiadas en el ciclo de diseño tendrán la misma topología porque se obtienen modificando una geometría previa. Como la creación de una malla estructurada multi-bloque es actualmente una tarea que requiere mucho tiempo y mucho trabajo, sería deseable disponer de un método que permita una fácil adaptación de una malla preexistente a una modificación de la geometría del objeto en cuestión. Ello ahorraría una gran cantidad de tiempo de trabajo humano y causaría una mejora en la calidad y trazabilidad de la malla (evitando errores humanos) y reduciendo el tiempo previsto para ello. Hasta ahora, aun en el caso de pequeñas modificaciones en la geometría de partida, ó bien es necesario generar una nueva estructura multi-bloque o bien es necesario adaptar la estructura de bloques manualmente para generar su malla lo que requiere mucho tiempo. 2 Sumario de la invención ES 2 351 411 A1 Es un objeto de la presente invención proporcionar métodos y sistemas para adaptar la topología de una malla multi-bloque de un objeto, particularmente una aeronave ó una parte de una aeronave, a una modificación de su geometría de acuerdo con un procedimiento predefinido, siendo aplicables dichos métodos y sistemas al diseño de dicho objeto utilizando medios de simulación numérica, particularmente una simulación CFD, en mallas total o parcialmente estructuradas. Es otro objeto de la presente invención proporcionar métodos y sistemas para adaptar la topología de una malla multi-bloque de un objeto, particularmente una aeronave ó una parte de una aeronave, a una modificación de su geometría de acuerdo con un procedimiento predefinido que puede ser ejecutado, al menos en parte, utilizando programas de ordenador, siendo aplicables dichos métodos y sistemas al diseño de dicho objeto utilizando medios de simulación numérica, particularmente una simulación CFD, en mallas total o parcialmente estructuradas. En un aspecto, esos y otros objetos se consiguen proporcionando un método asistido por ordenador para adaptar la topología de una malla multi-bloque de un objeto, a una modificación de su geometría resultante de una operación definida respecto a una o más direcciones espaciales, siendo aplicable el método al diseño de dicho objeto utilizando medios de simulación numérica en mallas total o parcialmente estructuradas, que comprende los siguientes pasos: - Proporcionar la geometría de partida de dicho objeto y la descripción de la topología de la malla de partida. - Encontrar un conjunto de puntos clave en la geometría de partida como intersecciones de curvas o superficies representativas de dicho objeto. - Encontrar el conjunto de vértices clave en la topología de la malla de partida que están ubicados en dichos puntos clave. - Encontrar todos los vértices de referencia involucrados en dicha operación buscando los vértices conectados a dicho conjunto de vértices clave a lo largo de dichas una o más direcciones espaciales. - Ejecutar dicha operación sobre la geometría de partida y obtener la topología adaptada de la malla moviendo dicho conjunto de vértices clave a la posición determinada por la geometría modificada y moviendo el resto de vértices de referencia proporcionalmente al desplazamiento del vértice clave correspondiente. En una realización preferente, el paso de encontrar el conjunto de puntos clave se lleva cabo usando una base de datos que contiene el conjunto de puntos clave y la forma de encontrarlos para un conjunto de tipologías geométricas estándar (p. ej, una cola convencional ó una cola en T de una aeronave). Se consigue con ello un método altamente automatizado. En otro aspecto, esos y otros objetos se consiguen proporcionando un sistema para adaptar la topología de una malla multi-bloque de un objeto, a una modificación de su geometría resultante de una operación definida respecto a una o más direcciones espaciales, siendo aplicable el sistema al diseño de dicho objeto utilizando medios de simulación numérica en mallas total o parcialmente estructuradas, que comprende: - Un modelo de simulación de dicho objeto implementado en ordenador. - Programas de ordenador para ejecutar, al menos en parte, las siguientes operaciones: - Cargar la geometría de partida de dicho objeto y la descripción de la topología de la malla de partida. - Encontrar un conjunto de puntos clave en la geometría de partida como intersecciones de curvas o superficies representativas de dicho objeto. - Encontrar el conjunto de vértices clave en la topología de la malla de partida que están ubicados en dichos puntos clave. - Encontrar todos los vértices de referencia involucrados en dicha operación buscando los vértices conectados a dicho conjunto de vértices clave a lo largo de dichas una o más direcciones espaciales. - Ejecutar dicha operación sobre la geometría de partida y obtener topología adaptada de la malla moviendo dicho conjunto de vértices clave a la posición determinada por la geometría modificada y moviendo...

1. Un método asistido por ordenador para adaptar la topología de una malla multi-bloque de un objeto (11) a una modificación de su geometría resultante de una operación definida respecto a una o más direcciones espaciales, siendo aplicable el método al diseño de dicho objeto (11) utilizando medios de simulación numérica en mallas total o parcialmente estructuradas, caracterizado porque comprende los siguientes pasos: a) proporcionar la geometría de partida (21) de dicho objeto (11) y la descripción de la topología de la malla de partida (31); b) encontrar un conjunto de puntos clave (25) en la geometría de partida (21) como intersecciones de curvas o superficies (27, 29) representativas de dicho objeto (11); c) encontrar el conjunto de vértices clave en la topología de la malla de partida (31) que están ubicados en dichos puntos clave (25); d) encontrar todos los vértices de referencia involucrados en dicha operación buscando los vértices conectados a dicho conjunto de vértices clave a lo largo de dichas una o más direcciones espaciales; e) ejecutar dicha operación sobre la geometría de partida (21) y obtener la topología adaptada de la malla moviendo dicho conjunto de vértices clave a la posición determinada por la geometría modificada (23) y moviendo el resto de vértices de referencia proporcionalmente al desplazamiento del vértice clave correspondiente. 2. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque el paso e) se lleva a cabo usando una base de datos que contiene datos de identificación de los puntos clave para un conjunto de tipologías geométricas estándar. 3. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque dicha operación es una de las siguientes: una traslación, una rotación, una reproyección. 4. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque dicha herramienta de simulación es una herramienta CFD y dicho objeto (11) es una aeronave o una parte de una aeronave. 5. Un sistema para adaptar la topología de una malla multi-bloque de un objeto (11) a una modificación de su geometría resultante de una operación definida respecto a una o más direcciones espaciales, siendo aplicable el sistema al diseño de dicho objeto utilizando medios de simulación numérica en mallas total o parcialmente estructuradas, caracterizado porque comprende: a) Un modelo de simulación de dicho objeto (11) implementado en ordenador. b) Programas de ordenador para ejecutar, al menos en parte, las siguientes operaciones: b1) cargar la geometría de partida (21) de dicho objeto (11) y la descripción de la topología de la malla de partida (31); b2) encontrar un conjunto de puntos clave (25) en la geometría de partida (21) como intersecciones de curvas o superficies (27, 29) representativas de dicho objeto (11); b3) encontrar el conjunto de vértices clave en la topología de la malla de partida (31) que están ubicados en dichos puntos clave (25); b4) encontrar todos los vértices de referencia involucrados en dicha operación buscando los vértices conectados a dicho conjunto de vértices clave a lo largo de dichas una o más direcciones espaciales; b5) ejecutar dicha operación sobre la geometría de partida (21) y obtener la topología adaptada de la malla moviendo dicho conjunto de vértices clave a la posición determinada por la geometría modificada y movimiento el resto de vértices de referencia proporcionalmente al desplazamiento del vértice clave (25) correspondiente. 6. Un sistema según la reivindicación 5, caracterizado porque también comprende una base de datos que contiene datos de identificación de los puntos clave para un conjunto de tipologías geométricas estándar. 7. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 5-6, caracterizado porque dicha operación es una de las siguientes: una traslación, una rotación, una reproyección. 8. Un sistema método según cualquiera de las reivindicaciones 5-7, caracterizado porque dicha herramienta de simulación es una herramienta CFD y dicho objeto (11) es una aeronave o una parte de una aeronave. 9 ES 2 351 411 A1 ES 2 351 411 A1 11 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA