一种基于双前沿推进的边界层网格生成算法

高雷诺数粘性流动模拟对边界层内的网格正交性有特殊要求.对于复杂外形,这类问题的网格自动化生成十分困难.面向该问题,提出一种双前沿推进思想,并形成一种面向复杂几何外形的边界层网格全自动生成算法.结合多种网格技术处理局部几何特征以保证边界层网格的质量.双前沿推进思想同时适用于多块结构网格和混合网格的边界层网格生成.多个模型...     

黏性边界层网格自动生成

高雷诺数黏性流动在壁面附近存在边界层,在计算模拟中自动生成可靠且有效的计算网格仍然是计算流体力学存在的瓶颈.三棱柱/四面体混合网格技术在一定程度上缓解了这个困难.然而,对于复杂外形的情况,在边界层内自动高效生成高质量的三棱柱单元仍然十分困难.常用的层推进法在凹凸区域及角点处生成的边界层网格单元质量较差,边界层网格最外层尺寸不均匀.针对这些问题,发展了一种黏性边界层网格自动生成方法,通过顶点周围边的二面角识别物面网格特征确定多生长方向,预估并调整生长高度处理相交情况.同时提出一种三维前沿尺寸调节方式,提高了边界层网格单元的正交性,保证了边界层网格与远场网格尺寸的光滑过渡.通过ONERA M6翼型以及带发动机短舱的DLR-F6翼身组合体等外形的网格生成实例及绕流数值模拟,将计算值与标准实验值进行对比,结果表明:该方法能够自动高效地生成满足数值计算需求的混合网格.     

前沿推进曲面四边形网格生成算法

将一类前沿推进三角形曲面网格生成算法拓展到曲面四边形网格生成。新算法逐个单元推进前沿,避免了铺路法（Paving）逐排推进方式的鲁棒性问题,针对四边形算法在理想点计算、候选点列表构建和新单元生成等环节存在的特殊技术问题给出了系统的解决方案。数值实验表明,本文算法能针对复杂的组合参数曲面自动生成全四边形网格,网格质量优于...     

基于AFT-Delaunay的二维解耦并行网格生成算法

面向平面任意几何区域网格生成,提出了一种将波前法AFT(Advancing Front Technique)与Delaunay法相结合的解耦并行网格生成算法。算法主要思想是沿着求解几何区域惯性轴,采用扩展的AFT-Delaunay算法生成高质量三角形网格墙,递归地将几何区域动态划分成多个彼此解耦的子区域;采用OpenMP多线程并行技术,将子区域分配给多个CPU并行生成子区域网格;子区域内部的网格生成复用AFT-Delaunay算法,保证了生成网格的质量、效率和一致性要求。本算法优先生成几何边界与交界面网格,有利于提高有限元计算精度;各个子区域的网格生成彼此完全解耦,因此并行网格生成过程无需通信。该方法克服了并行交界面网格质量恶化难题,且具有良好的并行加速比,能够全自动、高效率地并行生成高质量的三角网格。     

平面区域四边形网格自动生成技术

本文分析和综述了四边形网格自动生成的各种算法,给出了三角形网格向四边形网格转换的局部算法,以及有FCT思想直接生成四边形和三角形网格算法。详细分析了此法之下生成网格的几何拓朴性质,最后给出实例验证了算法的有效性。     

基于网格框架的非结构附面层网格生成技术

附面层网格质量是确保计算流体力学粘性计算精度的关键技术环节.本文针对复杂外形提出了全局一致的高质量附面层网格构造算法,该方法基于针对特征的表面网格区域分解技术,利用表面网格分片后的边界线及其法向量构造最终附面层网格的轮廓框架线,并通过径向基函数及线性插值算法生成完整的附面层网格.通过典型算例分析可以看出,该方法生成的非结构附面层网格精度和全局一致性较高,且能够有效避免复杂外形附面层网格局部及全局交叉现象.     

平面区域四边形网格自动生成技术

本文分析和综述了四边形网格自动生成的各种算法，给出了三角形网格向四边形网格转换的局部算法，以及有ＦＧＴ思想直接生成四边形和三角形网格算法。详细分析了此法之下生成网格的几何拓朴性质，最后给出实例验证了算法的有效性。     

高质量点集的快速局部网格生成算法

高效及高质量的局部网格生成算法是基于节点有限元并行方法设计的关键。泡泡布点算法能够在复杂区域上不经过人工干预生成高质量的节点集,本文提出了基于该方法所生成的节点集的快速局部网格生成算法。该算法充分利用泡泡布点方法提供的节点集及节点邻接链表信息,避免了桶数据结构的建立以及节点的局部搜索过程,只需应用Delaunay三角剖分的外接圆准则从中心节点的邻接链表中去除极少数的非卫星点,可快速地生成局部网格,比现有的局部网格生成算法更为快捷。算例结果表明,该算法高效可靠,生成网格与Delaunay三角剖分网格一致。     

一种三维表面网格自动生成方法

提出了一种改进的区域分解法,用于三维表面三角形和四边形网格的自动生成。基于区域分解法的三维表面网格生成的主要技术包括三维表面三角形面片拓扑关系的建立,表面三角形面片的分组及特征面的确定,空间曲线上网格节点的生成,区域内外边界的合并,最佳剖分面的确定,以及网格的光滑处理等。本文对这些技术进行了详细的介绍。本文提出的表面网格生成方法具有算法可靠、生成网格效率高以及生成网格质量高等优点。最后给出三维表面网格生成实例验证了本文提出方法的可靠性。     

面向复杂几何模型的并行四面体网格生成方法

面向大规模工程计算等数值模拟领域，提出了一种支持复杂几何模型的大规模四面体网格并行生成方法。该方法以复杂几何模型作为输入，首先采用串行网格生成方法生成初始四面体网格，然后通过两级区域分解方法将初始网格分解为多个子网格并分配到相应的进程中，进程间并行地提取出子网格的表面网格，并基于几何模型对面网格进行贴体加密，最后对加密后的面网格采用Delaunay方法重新生成四面体网格，该方法可以更好地适应高性能计算机体系结构，较好地克服了并行方法中并行性能和网格质量不能兼顾的问题。对三峡大坝模型进行测试和验证，证明该方法具有良好的并行效率和可扩展性，可以在数万处理器核上并行生成数十亿高质量四面体网格。     

任意平面区域三角形网格的全自动生成算法

本文基于波前法提出了一种对任意平面区域生成三角形网格自动生成算法。算法具有区域适应性强,边界网格质量高,自动化程度高的优点。算法还包括了网格的拓扑优化,光滑及加密处理。此外,初边值条件的自动给定大大减少了数值计算中数据输入和避免了边界搜索计算。大量算例显示了算法的可靠性和适用性。     

三维约束Delaunay三角化的边界恢复和薄元消除方法

提出一种有效的三维约束Delaunay三角剖分的边界恢复算法，该算法综合了P．L．George算法和N．P．Weatherill算法的优点，通过将约束边和约束面加以恢复，保持了实体边界的完整性，解决了经典Delaunay算法不能剖分凹域的问题，从而实现了复杂三维实体的网格剖分。提出了一种简易而有效的消除薄元方法——薄元分解法，彻底解决了三维Delaunay三角剖分过程中所产生的薄元问题。实践证明，本文提出的边界恢复算法和薄元消除算法健壮有效，生成网格的质量高，并且易于实现。     

二维自适应网格生成的改进AFT与背景网格法

在基于重生成的自适应有限元网格生成算法研究中,将推进波前法（AFT）与背景网格法结合并提出改进方法,有效地解决了网格生成和单元尺寸计算这两个关键问题。改进的AFT方法,将前沿区分为活跃前沿和非活跃前沿两类,在选取目标前沿时既考虑前沿尺寸又考虑前沿分类。改进的背景网格法,利用结构化栅格对背景网格进行管理,在栅格中直接存放背景网格中的单元,既提高了新单元尺寸的计算速度,又从数值上保证了新生成网格中单元之间尺寸合理过渡。     

任意平面区域的变尺寸有限元网格划分

利用任意平面域边界表述中的拓年要素定义网格的控制信息,通过引入节点间距函数来控制区域内网格尺寸变化,并将结合前沿生成法和Ｄｅｌａｕｎａｙ三角化方法的优点,优先处理前沿的最长边,尽可能在局部生成边长逐渐减小的Ｄｅｌａｕｎａｙ三角形,最终实验区域内网格的疏密过渡。     

High-order curvilinear mesh generation technique based on an improved radius basic function approach

A high-order curvilinear hybrid mesh generation technique is developed for high-order numerical method (eg, discontinuous Galerkin method) applications to improve the accuracy for problems with curve boundary. The grid generation technique is based on an improved radius basic function (RBF) approach by which the straight-edge mesh is converted into high-order curve mesh. Firstly, an initial straight-edge mesh is prepared by traditional grid generation software. Then, high-order interpolation points are inserted into the mesh entities such as edges, faces, and cells according to the final demand of mesh order. To preserve the original geometry, the inserted points on solid wall are then projected onto the CAD model using an open source tool “Open Cascade.” Finally, other inserted points in the field near the solid wall are moved to appropriate positions by the improved RBF approach to avoid tangled cells. If we use the original RBF approach, then the inserted points on the edge and face entities normal to the solid boundary in the region of boundary layer will move to improper positions. To overcome this problem, a weighting based on the local grid aspect ratio between normal direction and tangential direction is introduced into the baseline RBF approach. Three typical configurations are tested to validate the mesh generator. Meanwhile, a third-order solution of subsonic flow over an analytical 3D body of revolution in the second International Workshop on High-Order CFD Methods is supplied by a discontinuous Galerkin solver. These numerical tests demonstrate the potential capability of present technique for high-order simulations of complex geometries.     

Hybrid mesh generation using advancing reduction technique

This paper presents an application of the advancing reduction technique for 2D hybrid mesh generation (triangles + quadrilaterals). Based on an initial rectangle mesh (RM) covering the whole domain, the advancing reduction technique coarsens the base RM in a marching way from the boundary to the interior of the domain so that different zones of sub‐RMs with different edge lengths are recognized. These sub‐RMs are connected to each other with the so‐called transition layers which consist of the transition triangles and quadrilaterals. As demonstrated by examples, the proposed method is simple, efficient, and easy to implement. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

多特征几何体的全六面体网格自动生成方法

有限元分析的精度和效率与网格划分的质量有直接关系.目前尚缺乏一种普适性的自动网格划分方法,尤其是对于具有多种几何特征的复杂模型,现有的六面体网格自动划分算法存在不同几何特征间的网格兼容性较差以及孔状特征周围网格质量不高的问题.对此本文提出一种基于映射法的六面体网格自动生成方法,在映射法的基本框架下,将物理空间中的复杂几何体映射为计算空间中的规则几何体,引入边界顶点分类,将复杂几何体边界进行简化,将子域约束进行连接,寻找贯穿边界,以使映射网格在约束特征间兼容;对圆弧特征进行等效转化,降低曲率过大对于网格过渡的影响.实例验证表明,本方法稳定可靠,生成的六面体网格质量较高,能够解决多特征复杂几何体六面体网格自动划分问题.