并行重叠/变形混合网格生成技术及其应用

为了适用于柔性变形、相对运动等复杂动边界问题,建立了并行环境下重叠和变形相结合的动态混合网格生成技术.通过计算区域分解以及分布式并行实现了重叠和变形技术的结合,其中重叠网格采用了并行化的隐式装配方法,并发展了两种并行化查询策略.变形网格则采用了并行化的径向基函数（RBF）插值方法.并行化动态网格生成方法大幅提高了动态网格生成效率,有利于处理大规模的动边界问题.在此基础上,发展了基于变形/重叠动态混合网格的流动/运动/控制一体化数值模拟方法,进一步改进了耦合模拟软件平台——HyperFLOW.典型应用算例证明了该动态混合网格技术及一体化算法的实用性.      

一种新的非结构四边形网格生成方法及软件

提出一种间接生成非结构四边形网格的方法.采用Delaunay三角形网格生成的算法生成三角形单元,在三角形单元中定义生成四边形网格的前沿,根据三角形的特点(边、角大小)以及生成四边形前沿的方向,将两个三角形合并为一个四边形单元.此方法的特点是不增加节点,仅改变点与点之间的拓扑连接,使单元基本变为四边形占优的单元.然后研究四边形占优的网格转换为100%的四边形网格的转换模版.并应用于实际物理问题.数值实验显示了该方法生成非结构四边形网格的特点.     

嵌套网格技术中的Collar网格和虚拟网格方法

针对嵌套网格技术中的结合部问题,提出了Collar网格和虚拟网格方法.用双曲型微分方程生成的处于结合部的有两个边界分别处于不同固定曲面上的Collar网格,在保证计算网格的生成方便快捷而且网格质量高的前提下,解决了为物体结合部的内外边界点提供有效插值单元的问题.虚拟网格为紧贴物面的面网格,它的作用是将物面边界条件传递给其它网格的边界面,而其本身不作流场计算.计算实践表明,将Collar网格和虚拟网格结合起来应用在嵌套网格技术中能保证几何外形不发生变化,有效地处理各种复杂组合体外形的结合部问题.     

三维非结构网格自动生成

采用各向异性平面非结构网格生成技术对曲面的参数平面进行三角剖分,从而得到曲面的非结构网格,作为三维非结构网格的边界网格.应用推进面法生成网格内点,增量法将生成的内点逐点插入现有网格进行网格细化,得到三维计算域的Delaunay非结构网格.讨论了非结构网格质量优化方法.给出几个算例说明方法的应用.     

基于Steiner点扰动和矢量边界推进技术的三维约束非结构网格生成方法

提出一种结合Steiner点扰动和矢量边界推进三角化技术的三维约束非结构四面体网格生成方法.在由物面节点生成的Delaunay网格基础上,利用Conforming方法恢复计算域形状,然后利用点扰动技术迫使所有Steiner点全部从约束边、面上转移,并利用矢量边界推进三角化方法重构约束面三角剖分,进而得到完全恢复所有约束条件的Constrained网格,并证明方法的收敛性和稳定性.     

多点择优推进阵面法生成曲面三角形网格

在现有曲面非结构网格生成法的基础上,提出了一种新的曲面网格生成法——多点择优推进阵面法.它可在曲面上直接进行三角形网格划分,克服了映射法的网格变形问题,并且可以在网格生成结束后,对曲面网格直接进行Laplace格点松弛光顺.该方法使用简单,不受曲面块类型的限制,且网格质量高,可以为三维非结构网格生成提供高质量的初始阵面,并给出了若干个算例.     

含运动物体流场计算的自适应非结构二维网格生成方法

采用自动插点的Delaunay方法和局部网格重新生成方法,对含运动边界自适应非结构二维网格生成方法进行了系统研究,实现了带有非定常运动物体流场的数值计算,并进行了数值实验.     

用墨浸法自动生成三维无结构网格

提出了为用Delaunay法自动生成无结构网格而发展的"墨浸式"加点法。采用"墨浸式"加入边界点的方法,使得Delaunay方法的固有缺陷,即可能出现边界穿透的问题,得到简化。"墨浸式"加点法成功地在一些复杂边界域内生成了可用于流场计算的无结构网格。     

二维矢量边界推进非结构网格生成方法

提出二维矢量边界推进生成非结构三角形网格方法并证明其可行性.根据流场边界尺度布置边界节点并运用矢量边界推进方法生成背景网格,运用符号面积函数和概率筛选方法布置初始点阵,提出Spring-Laplace方法优化节点位置,同时利用边交换技术优化网格结构.该方法可包含任意点源、线源和内嵌边界,可自由进行局部自适应加密或稀疏,实现任意平面域内与尺度要求一致的高效光滑三角网格剖分.     

结构网格与非结构网格联合技术及在内爆问题中的应用

对纯拉氏方法，格式的健壮性、精度和效率强烈地依赖于初始网格的生成。结构网格与非结构网格的联合技术，不仅可适应于复杂区域的网格生成，而且可根据实际问题的特殊性，在初始自适应的生成网格。本文在研究结构网格和非结构网格生成的基础上，研究了结构网格与非结构网格联合使用的自适应网格生成技术。首先是根据实际问题的特征，把整个计算区域划分成若干子区域，其次是把每个子区域分成若干子块，最后根据每个子块的特征生成网格，再把子块拼接起来。     

Three-dimensional elliptic grid generation with fully automatic boundary constraints

A new procedure for generating smooth uniformly clustered three-dimensional structured elliptic grids is presented here which formulates three-dimensional boundary constraints by extending the two-dimensional counterpart¹ presented by the author earlier. This fully automatic procedure obviates the need for manual specification of decay parameters over the six bounding surfaces of a given volume grid. The procedure has been demonstrated here for the Mars Science Laboratory (MSL) geometries such as aeroshell and canopy, as well as the Inflatable Aerodynamic Decelerator (IAD) geometry and a 3D analytically defined geometry. The new procedure also enables generation of single-block grids for such geometries because the automatic boundary constraints permit the decay parameters to evolve as part of the solution to the elliptic grid system of equations. These decay parameters are no longer just constants, as specified in the conventional approach, but functions of generalized coordinate variables over a given bounding surface. Since these decay functions vary over a given boundary, orthogonal grids around any arbitrary simply-connected boundary can be clustered automatically without having to break up the boundaries and the corresponding interior or exterior domains into various blocks for grid generation. The new boundary constraints are not limited to the simply-connected regions only, but can also be formulated around multiply-connected and isolated regions in the interior. The proposed method is superior to other methods of grid generation such as algebraic and hyperbolic techniques in that the grids obtained here are C² continuous, whereas simple elliptic smoothing of algebraic or hyperbolic grids to enforce C² continuity destroys the grid clustering near the boundaries.     

基于前沿推进的改进型PEBI网格生成方法

提出一种基于前沿推进的改进型PEBI网格生成方法,将其应用于油藏渗流模拟中,编制相应的油藏数值模拟器.与商业数模软件CMG的计算结果对比,验证了方法的准确性.以某不规则油藏模型为例开展数值模拟研究.结果表明,与常规笛卡尔网格相比,PEBI网格能减弱网格取向的影响.本文提出的PEBI网格生成方法在复杂油藏边界的精确描述、井位及断层内部约束条件的植入等方面具有较强的可应用性.     

用分层求解的方法快速形成二维数值网格

讨论了用分层求解的思想来快速构造二维数值网格。把以往文献中针对于外场区域的解抛物型方程的方法推广到封闭的二维区域,并把分层求解的思想应用于更为复杂的用椭圆型方程构造网格的数值求解中,给出了一些闭域的网格构造图。     

一维无迭代自适应网格技术在Burgers方程中的应用

基于变分原理的自适应网格技术需用迭代法求解,非常耗时.故提出了一种新的自适应网格技术,根据权函数曲线下面积相等的原则,重新分布格点位置,一步到位,无需迭代,大大提高了自适应网格技术的效率.利用具有解析解的一维Burgers方程对这一新技术进行验证,发现它能根据不同的权函数确定不同的格点分布;对同一种权函数,当其随时间变化时,对应的格点分布也相应变化.研究表明:该技术能根据问题的求解,在解的大梯度区自动加密网格,从而可计算出激波.     

ALE计算中基于声速分布的网格优化技术

基于声速分布,提出一种拉氏流体力学计算中大变形网格优化的数值技术.该方法不但可以优化网格的几何形状且可以提高拉氏流体计算的时间步长.介绍基于声速分布的网格松弛泛函、修正梯度流方程的推导、离散和求解方法,启动/终止网格优化过程的条件,及基于这种网格优化方法的ALE算法.给出Rayleigh-Taylor不稳定性问题等数值算例,用以证明该方法的有效性.     

A variable order approach to improve differential quadrature accuracy in dynamic analysis

Differential quadrature (DQ) is a numerical technique which can produce highly accurate results by using a considerably small number of grid points. When it is applied to dynamic equations, however, DQ may exhibit dynamic numerical instability. The present paper analyzed the sources of dynamic numerical instability through a simple example, and the main finding is that dynamic stability is dominated by the grid points near and on boundaries. Based on this, we propose a variable order approach which is characterized by applying different DQ schemes to the grid points near boundaries and grid points far away from boundaries. Numerical examples of both linear and non-linear dynamic equations show that the variable order approach presented in this paper may greatly improve dynamic stability, producing convincing results.     

二维非结构自适应多重网格的Euler方程解

将原来在结构网格中提出的AUSM⁺(Advection Upstream Splitting Method)格式,推广应用于二维非结构网格中。利用格林-高斯公式对控制体内的变量进行线性重构,获得空间二阶精度,并采用Barth型限制器以抑制数值解的振荡。为提高计算效率,采用了自适应多重网格法。在生成非结构网格时,采用了一种新颖的数据结构——数组链接表。最后给出了NACA0012翼型和带10%鼓包的管道流动的几个Euler方程的算例,并进行了分析比较。     

结构型网格分块生成技术

构造了一种适用于模拟具有复杂几何特征的流动问题的结构型网格生成方法,该方法应用CAD技术中非均匀有理B样条(NURBS)曲面表达形式,根据给定物体的典型站位截面,首先对物体进行分片表面网格的构造与重构,同时根据物体几何特征及流场特性对绕流流场进行区域分解并构造其块边界,在此基础上再采用数值方法进行相应的分块网格生成,并给出了应用所建立的方法生成的几种天地往返运输系统流场网格.