一种基于大语言模型代理和MCP协议的飞行器计算网格自动生成方法及系统

本技术属于计算流体力学网格生成，具体涉及一种基于大语言模型代理和mcp协议的飞行器计算网格自动生成方法及系统。

背景技术：

1、在飞行器气动设计中，计算流体力学（cfd）网格生成是决定仿真精度和效率的关键前处理环节。传统网格生成工具（如pointwise、icem cfd、snappyhexmesh）依赖工程师手动设置大量参数，包括第一层网格高度、附面层增长比率、网格增长率、近壁加密策略等，通常需要3-5年经验积累才能胜任。典型翼型外流场网格从几何清理、面网格生成、附面层挤出到体网格生成，即使熟练工程师也需数十分钟至数小时；若网格质量不达标，需返回调整参数重新生成，形成“生成—评估—人工调整—再生成”的低效循环。网格生成、cfd求解、后处理通常使用不同工具链，各环节通过文件输入输出传递数据，缺乏统一自动化编排接口，难以满足多学科设计优化中的自动闭环要求。不同飞行器构型（翼型、机翼、全机）对网格拓扑和生成策略有不同要求，现有工具需独立配置，无法通过统一接口实现多构型自动化网格生成。

2、大语言模型（llm）在代码生成、数学推理等领域取得显著进展，但将llm应用于工程仿真特别是网格生成领域仍处于早期阶段。现有尝试多停留在脚本生成层面，llm输出gmsh脚本或openfoam配置字典仍需人工审核和调试，无法直接驱动网格引擎可靠执行。llm与工程仿真工具之间缺乏标准化交互协议，通常通过生成文本命令间接操作，缺少结构化参数传递、错误处理和结果反馈机制。近期出现基于多agent编排的网格生成系统，通过修改第三方网格引擎配置文件间接生成网格，仍然依赖外部工具，不存在编译型自研网格引擎，且agent编排基于非标准协议，不具备工具自动发现和自省能力。网格质量评估工具（如checkmesh、paraview网格质量滤镜）仅生成文本评估报告，不提供质量未达标时的决策逻辑，不具备与网格生成器的联动能力，缺乏分级质量阈值机制。气动外形参数化（如cst参数化、naca四位数系列）通常由独立几何建模工具处理，与网格生成工具之间缺乏直接参数传递通道，构型变化后需要人工重新配置网格参数。

3、因此，现有技术在llm与网格生成工具之间缺乏标准化调用协议，网格生成过程缺少质量反馈自动修正闭环，多构型网格生成缺少统一接口，无法实现从自然语言需求到高质量飞行器计算网格的全自动端到端生成。

技术实现思路

1、针对现有技术中llm与网格引擎缺少标准化调用协议、网格质量评估与参数修正相互分离、多飞行器构型需独立配置的技术问题，本技术目的在于提供一种基于大语言模型代理和mcp协议的飞行器计算网格自动生成方法，建立mcp协议桥接机制、闭环质量反馈机制和统一构型接口，实现从自然语言到高质量计算网格的全自动生成。

2、为了实现上述技术目的，本技术具体通过以下技术方案实现：

3、在本技术的一方面，提供一种基于大语言模型代理和mcp协议的飞行器计算网格自动生成方法，包括以下步骤：

4、s1、大语言模型代理接收用户以自然语言形式输入的飞行器网格生成需求，所述大语言模型代理对所述自然语言进行语义解析，提取网格生成参数并映射为结构化参数字典，所述网格生成参数至少包括飞行器构型参数、目标网格单元数量和壁面距离参数；

5、s2、所述大语言模型代理作为mcp客户端，按照json-rpc 2.0标准格式构造工具调用请求，通过mcp协议将所述结构化参数字典传递至mcp服务器；所述mcp服务器根据所述工具调用请求调度编译型网格引擎执行网格生成任务；

6、s3、所述编译型网格引擎根据所述结构化参数字典中的所述飞行器构型参数自动构建飞行器几何构型，在所述飞行器几何构型表面进行节点离散并建立结构化网格拓扑关系，生成面网格；

7、s4、所述编译型网格引擎采用双曲推进算法从所述飞行器几何构型的壁面向外逐层挤出附面层网格，根据所述壁面距离参数自动计算第一层网格高度，逐层生成附面层结构网格，并进一步向远场边界方向扩展网格区域，形成完整计算域体网格；

8、s5、所述编译型网格引擎在网格生成完成后自动执行网格质量评估，计算质量指标，并将包含所述质量指标的网格质量评估结果通过mcp协议以结构化json格式返回至所述大语言模型代理；

9、s6、所述大语言模型代理根据所述网格质量评估结果按照预设的三级阈值进行判定；当所述质量指标满足pass阈值时，终止迭代并输出最终网格；当所述质量指标触发warning阈值或fail阈值，且迭代次数未达到预设最大迭代次数时，所述大语言模型代理自动调整网格生成参数，并重复执行步骤s2至步骤s5；当迭代次数达到预设最大迭代次数而所述质量指标仍未满足pass阈值时，终止迭代，输出当前质量最优的网格并返回质量评估报告。

10、在一个实施方式，步骤s2中所述mcp协议符合ansi/cta-2115标准；所述mcp服务器通过tools/list接口向所述大语言模型代理提供可用工具列表，通过tools/call接口接收并执行所述工具调用请求，通过get_skill_input_info接口向所述大语言模型代理提供工具输入参数的json schema定义，实现工具动态发现和参数自省。

11、在一个实施方式，步骤s2中所述编译型网格引擎为基于c/c++语言实现数值计算算法并封装为python c扩展动态库的编译型计算核心，所述编译型网格引擎不依赖第三方网格生成工具，直接由所述mcp服务器调度执行。

12、在一个实施方式，步骤s3中所述飞行器构型参数包括翼型标识、机翼标识或全机标识；所述编译型网格引擎根据所述飞行器构型参数自动构建飞行器几何构型的具体方式为：

13、当所述飞行器构型参数为翼型标识时，对于naca四位数翼型，所述编译型网格引擎解析翼型编号所对应的最大弯度、最大弯度位置和最大厚度参数，依据naca标准翼型数学模型计算翼型中弧线和厚度分布，获得翼型上表面坐标和下表面坐标，生成完整翼型轮廓；

14、所述翼型标识支持naca四位数翼型、naca五位数翼型、cst参数化定义的翼型和翼型数据文件路径四种输入形式。

15、在一个实施方式，步骤s4中根据所述壁面距离参数自动计算第一层网格高度的具体方式为：首先依据来流马赫数和参考弦长计算雷诺数；然后利用平板湍流边界层经验关系估算壁面摩擦系数，进一步求得壁面剪切应力和摩擦速度，最终根据目标壁面距离参数计算第一层网格高度；当用户未指定第一层网格高度时，所述编译型网格引擎根据所述壁面距离参数自动计算并设定第一层网格高度。

16、在一个实施方式，步骤s4中所述双曲推进算法沿所述飞行器几何构型的壁面法向方向逐层生成附面层网格，推进过程中执行多次双曲扫掠迭代以修正局部推进方向，并结合基于邻域平均的节点法向平滑方法和扩散控制策略抑制法向振荡，保持网格层之间的连续性和正交性；附面层层数根据所述目标网格单元数量自动确定。

17、在一个实施方式，所述质量指标至少包括最大非正交度、最大长宽比和最大歪斜率；所述三级阈值的判定标准为：

18、对于最大非正交度，pass阈值为小于70°，warning阈值为大于等于70°且小于等于80°，fail阈值为大于80°；

19、对于最大长宽比，pass阈值为小于1000，warning阈值为大于等于1000且小于等于5000，fail阈值为大于5000；

20、对于最大歪斜率，pass阈值为小于4.0，warning阈值为大于等于4.0且小于等于6.0，fail阈值为大于6.0。

21、在一个实施方式，步骤s6中所述大语言模型代理自动调整网格生成参数的具体方式为：

22、当所述最大非正交度位于warning阈值或fail阈值对应的阈值范围时，增加双曲推进迭代次数和/或邻域平滑范围；

23、当所述最大长宽比位于warning阈值或fail阈值对应的阈值范围时，扩大邻域平滑范围；

24、当所述最大歪斜率位于warning阈值或fail阈值对应的阈值范围时，调整扩散控制策略的参数。

25、在一个实施方式，步骤s6中重复执行步骤s2至步骤s5的闭环质量反馈的最大迭代次数为5次；当迭代次数达到所述最大迭代次数而所述质量指标仍未满足pass阈值时，输出当前质量最优的网格并返回质量评估报告。

26、在一个实施方式，所述飞行器构型通过mcp协议的agent+skill二级注册机制进行扩展，每种构型对应一个agent和skill组合，共享统一的mcp接口调用范式。

27、在一个实施方式，所述最终网格通过插件式格式转换层输出为多种cfd求解器兼容格式，所述多种cfd求解器兼容格式包括cgns格式、openfoam polymesh格式、ansysfluent .msh格式、star-ccm+ .ccm格式和su2 .su2格式；所述插件式格式转换层采用插件式架构，每种格式对应一个独立的转换插件。

28、在本技术的另一方面，提供一种基于大语言模型代理和mcp协议的飞行器计算网格自动生成系统，包括：

29、自然语言解析模块，部署于大语言模型代理内部，用于接收用户以自然语言形式输入的飞行器网格生成需求，对所述自然语言进行语义解析提取网格生成参数并映射为结构化参数字典；

30、mcp协议桥接模块，包括mcp客户端和mcp服务器，所述mcp客户端用于按照json-rpc 2.0标准格式构造工具调用请求并通过mcp协议传递所述结构化参数字典，所述mcp服务器用于接收所述工具调用请求并调度编译型网格引擎；

31、编译型网格引擎模块，与所述mcp服务器连接，用于根据所述结构化参数字典中的飞行器构型参数自动构建飞行器几何构型、生成面网格、采用双曲推进算法逐层挤出附面层网格并扩展形成完整计算域体网格；

32、网格质量评估模块，用于在网格生成完成后自动计算质量指标，并将包含所述质量指标的网格质量评估结果通过mcp协议以结构化json格式返回至所述大语言模型代理；

33、闭环质量反馈模块，用于根据所述网格质量评估结果按照预设的三级阈值进行判定；当所述质量指标满足pass阈值时，终止迭代并输出最终网格；当所述质量指标触发warning阈值或fail阈值时自动调整网格生成参数并触发所述编译型网格引擎模块重新生成网格，直至所述质量指标满足pass阈值；当迭代次数达到预设最大迭代次数而所述质量指标仍未满足pass阈值时，终止迭代，输出当前质量最优的网格并返回质量评估报告。。

34、在一个实施方式，所述mcp协议桥接模块通过tools/list接口向所述大语言模型代理提供可用工具列表，通过tools/call接口接收并执行所述工具调用请求，通过get_skill_input_info接口向所述大语言模型代理提供工具输入参数的json schema定义；所述mcp协议桥接模块符合ansi/cta-2115标准。

35、在一个实施方式，所述编译型网格引擎模块以python c扩展动态库形式部署，所述编译型网格引擎模块的核心数值计算算法在c/c++层编译执行，包括飞行器几何构型解析、面网格生成、双曲推进附面层挤出、法向平滑、拓扑构建和多格式输出。

36、在一个实施方式，所述飞行器计算网格自动生成系统还包括多构型扩展模块，所述多构型扩展模块通过agent+skill二级注册机制支持翼型构型、机翼构型和全机构型的统一接口调度；每种构型通过独立的json schema定义输入参数，所述大语言模型代理通过tools/list接口动态发现可用构型并通过get_skill_input_info接口获取对应的输入参数schema。

37、在一个实施方式，所述飞行器计算网格自动生成系统还包括格式转换模块，所述格式转换模块采用插件式架构，将所述编译型网格引擎模块生成的标准网格数据结构通过独立转换插件输出为cgns格式、openfoam polymesh格式、ansys fluent .msh格式、star-ccm+ .ccm格式和su2 .su2格式中的任意一种或多种。

38、本技术的有益效果在于：

39、（1）显著缩短网格生成周期，降低人工经验门槛。

40、传统cfd网格生成依赖工程师手动配置十余项参数，熟练工程师完成单次网格生成需30分钟至2小时。本技术通过大语言模型代理自动解析自然语言需求并映射为结构化参数字典，配合mcp协议桥接实现一键调用，将端到端网格生成时间缩短至分钟级。以实施例一的naca0012翼型6000单元网格为例，从自然语言输入到获得可用体网格及质量评估报告，全流程可在3分钟内完成，无需专业cfd网格工程师介入。

41、（2）实现标准化工具调用，消除工作流割裂。

42、本技术通过符合ansi/cta-2115标准的mcp协议，为大语言模型代理与编译型网格引擎之间建立了统一的json-rpc 2.0调用接口。参数传递为强类型结构化对象，返回结果为机器可解析的质量评估字典，消除了现有技术中文本脚本生成方式存在的参数歧义、错误处理缺失和结果解析困难等问题。任意支持mcp协议的ai代理均可复用该接口驱动编译型网格引擎，具备工具可发现（tools/list）、输入参数schema可自省（get_skill_input_info）和代理可替换的标准化优势。

43、（3）建立闭环质量反馈机制，保障网格可用性。

44、本技术在网格生成完成后自动执行包含最大非正交度、最大歪斜率和最大长宽比等指标的质量评估，并建立三级阈值判断体系。当质量指标触发warning阈值或fail阈值时，系统自动调整双曲推进扫掠迭代次数、法向平滑邻域范围或重新计算第一层网格高度，无需人工干预即可触发重新生成。以实施例三的naca4412翼型为例，初始生成的网格最大非正交度进入warning区间后，系统自动增强平滑强度并扩大邻域，第二轮重生成后最大非正交度从73.50°降至62.35°，达到pass标准，实现了“网格生成→质量评估→参数调整→重新生成”的全自动闭环。

45、（4）支持多飞行器构型统一接口。

46、本技术通过mcp协议的agent+skill二级注册机制，以统一的tools/call接口形式支持翼型二维构型、机翼三维半模构型和全机三维全构型等多种飞行器构型的网格自动生成。各构型的输入参数由专用json schema定义，大语言模型代理通过tools/list接口动态发现可用工具，无需对每种构型独立配置调用逻辑，实现了多构型兼容的自动化网格生成。

47、（5）编译型引擎保证计算效率。

48、本技术所采用的编译型网格引擎以c/c++语言实现核心数值算法并封装为pythonc扩展动态库，相比纯python实现，双曲推进、法向平滑等高频数值运算效率显著提升，同时保持与python生态和mcp协议的良好兼容性。

49、（6）多格式输出兼容主流cfd求解器。

50、本技术生成的最终网格可通过插件式格式转换层自动转换为多种cfd求解器兼容格式，包括cgns格式、openfoam标准polymesh格式（含节点坐标、面连接关系、单元归属关系及边界条件定义）、ansys fluent .msh格式、star-ccm+ .ccm格式和su2 .su2格式，并支持plot3d面网格和openvsp几何文件输出，实现从几何生成到求解器输入文件的全流程自动化。