前天和同學聊天，我問他，我的Spring-ICE到底有沒有前途？
“沒，太小衆。”
不得不承認，這傢伙的回答扎心又客觀。
這個軟件的算法，我前後花了近兩年的時間，探索，調試。是我迄今爲止做過的最難也是最系統的軟件。
好巧不巧，剛讀研究生，接手的第一個項目也是算法開發。工作後，發起的第一個衝鋒，也是做程序。
不過我可絕非是個程序員，歸根結底，我們是做工程的，所謂的算法、軟件等等，目的都是爲了完成數值計算，以解決工程實際問題爲第一要務。
這個軟件從完成後，至今未曾給我帶來任何直接的收益，榮譽上的也好，金錢上的也罷。但是，通過這個過程，我對工程分析軟件的定位，對數值算法的理解等多個層面的認知提高了很多。從個人科技樹的角度，這個科技可能點歪了，但確實收穫良多。
我希望能從頭到尾，把這個算法的一些心得和思考整理出來，爲己鑑，爲後人鑑。
1 Spring-ICE結冰軟件簡介
之前在往期的文章裏，簡單介紹過。此處再提下。
這款軟件的功能是要完成翼型在特定飛行工況、氣象工況下的結冰冰型的預測。
(1) 要完成冰型的預測，就必須先計算流場，拿到速度分佈的數據。
(2) 其後，我們假定翼型前方有大量過懸浮小水滴，在流場的推動下，水滴往翼面上撞擊，從而確定出，翼型哪些地方被水撞到了，撞到了多少。
(3) 最後，根據熱平衡，計算這些水凍結多少，流到翼面其他地方多少。
(4) 水凍成冰以後，翼面的邊界上長出冰了，這時候，流場發生變化，再重複上述的步驟，繼續結冰。
這裏面主要的大塊，是流場計算、水滴撞擊的計算、熱平衡的分析。要想把這個過程成功的實施並銜接得當，還要完成諸如翼型幾何的處理、冰型的生長更新等多個零散的細節難點。
再進一步，你還希望別人拿過來就能很快用起來這個軟件，那麼就需要便捷的操作，越簡單越好。這就意味着，算法的魯棒性、強大的前後處理都要非常完備。
再再進一步，你還想要它算的足夠準，那就需要足夠的試驗數據來校準算法。
Spring-ICE基本上走完了上面的步驟。今天就先介紹下它的翼型前處理算法。
Spring-ICE LOGO
Spring-ICE 操作界面
2 翼型前處理—過密點的稀疏化處理
Spring-ICE首先加了對過密點的稀疏化處理模塊。之所以做這個處理，是爲了防止過密點影響計算效率。經過測試，100—150個點左右，足夠保證計算精度。Spring-ICE沒有對過少的點做加密處理，是因爲大部分的從業者，在做網格時，都有着網格不能太粗的常識。
稀疏化的處理方法如下：
(1) 定義一個參考長度，這個相當於是一個衡量是否過密的標尺，如果你希望整個翼型節點在150左右，那麼這個參考長度就可以定爲翼型總弧長的1/150。
(2) 從尾緣點開始，逐個進行如下步驟：
n 固定住當前點，向下搜索，逐個確定處於參考長度內的點。
n 消除參考長度內的點。
(3) 更新翼型點。進入下個循環
參考標尺示意
稀疏化後的結果
3 翼型前處理—前緣區域的加密
稀疏化處理後，可能會面臨前緣點佈置不夠精密的問題。爲此對前緣點進行適當加密。這個加密不是說在兩個點直接加一箇中點。我們知道，節點連在一起是折線，直接在折線上加點，意義不大。所以需要通過樣條曲線，完成加密。
思路如下：
(1) 搜索出前緣加密區的點，你可以定義前5%或者10%作爲加密區。Spring-ICE定義的是5%。
(2) 建立加密區樣條；
(3) 根據樣條函數，通過極座標方式完成新的點排布。
(4) 用新的加密點替換原來翼型的加密區。
加密後的結果
3 小結
上面的方法只是一個參考，如果你有更好的思路或者對這款軟件有興趣，歡迎通過微信公衆號聯繫我們。
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