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。     

面向结构网格自适应并行计算的矩形区域求差集快速算法

结构网格自适应程序需要使用矩形区域求差集算法计算网格层间数据依赖关系和网格层嵌套关系.原有的矩形区域求差集算法时间复杂度较高,成为该类应用大规模并行计算可扩展性能瓶颈.本文利用分而治之的方法,构造近似线性时间复杂度的矩形区域求差集快速算法,并利用区域分解实现该算法的并行计算.分别针对规则矩形区域和多层自适应网格的非规则矩形区域求差集问题,验证该算法的效率.结果表明,该算法具有近似线性计算复杂度,对于大规模计算问题,加速效果显著.     

组合几何蒙特卡罗粒子输运支撑软件框架JCOGIN介绍

介绍了JCOGIN支撑软件框架层次式、模块化的体系结构及其核心数据结构。这些使得JCOGIN软件框架能够支撑大规模复杂几何的蒙特卡罗（MC）粒子输运并行计算。同时介绍了在JCOGIN支撑软件框架下研发的JMCT程序,并进行了性能测试,在2万处理器核上模拟20亿粒子,并行效率达到70%。     

组合几何蒙特卡罗粒子输运支撑软件框架JCOGIN介绍

介绍了JCOGIN支撑软件框架层次式、模块化的体系结构及其核心数据结构。这些使得JCOGIN软件框架能够支撑大规模复杂几何的蒙特卡罗（MC）粒子输运并行计算。同时介绍了在JCOGIN支撑软件框架下研发的JMCT程序,并进行了性能测试,在2万处理器核上模拟20亿粒子,并行效率达到70%。     

面向结构网格并行应用的一类快速通信算法

通信算法需要在相邻子区域间传输数据.通过求解子区域间的相交问题可以寻找相邻区域.针对子区域的求交问题,基于区间树,结合结构网格应用的特点,构造近似线性时间复杂度的算法.数值实验表明该算法具有较高的计算效率和可扩展性,能够支持百万量级矩形子区域的并行计算.     

二维拉氏自适应流体动力学（LAD2D）软件研制

二维拉氏自适应流体动力学软件LAD2D，是采用建立在拉氏自适应结构和非结构网格上的有限体积格式，可以计算平面二维和柱对称二维多物质大变形弹塑性流体动力学问题。LAD2D软件系统主要由5部分组成：主控程序、数据模块、前处理模块、主体计算模块、网格模块和后处理模块。其中主体计算采用了结构网格与非结构网格联合使用的拉氏网格体系，计算格式采用了有限体积格式。网格模块包括网格生成、自适应网格加密（AMR技术）和网格重分技术，以及网格改变后物理量守恒重映技术。LAD2D软件系统由主体程序、二维网格生成程序（GRID2D）、二维自适应网格加密程序（AMR2D）、二维自适应程序（ADAPT2D）f[I-维物理量重映程序（REMAP2D）组成。     

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。     

二维多介质流体自适应网格技术应用

自适应网格技术能够对复杂几何形状的流场以及大变形问题进行数值模拟，特别是能够很好地捕捉几何尺度较小、物理量空间变化梯度大的强间断，如激波。该方法在初始网格基础上根据物形特点或流场特点在局部区域内不断进行网格细化，实现精度符合要求、分布合理且经济有效的一种网格技术。     

应用自适应网格方法研究着火和燃烧反应流动

介绍了一种对计算着火和燃烧反应流动问题较为有效的自适应网格方法。将该方法与任意拉格朗日-欧拉数值方法相结合,研究了燃料液滴的着火和燃烧问题。给出了液滴着火和燃烧过程中主要物理参数的时空分布,揭示了过程的基本特征。     

基于网格片的氧碘化学激光器多块并行数值模拟

为实现氧碘化学激光器(COIL)喷管流场大规模数值模拟,采用VICON程序中的基本方程与数值算法,应用JASMIN框架中的基本数据结构——网格片,以及多块结构网格拼接并行算法,发展了三维多块COIL并行模拟程序。数值实验结果展示了该并行模拟程序的正确性及可扩展性,并在2048个处理器核上模拟450万网格单元算例,加速比超过420。     

自适应结构网格上扩散方程隐式时间积分算法及其应用

提出一种自适应结构网格(SAMR)上求解扩散方程的隐式时间积分算法.该算法从粗网格到细网格逐层进行时间积分,通过多层迭代同步校正保证粗细界面的流连续和计算区域的扩散平衡.分析算法复杂度,并给出评估算法低复杂度的准则.典型算例表明,相对于一致加密情形,本文算法能够在保持相同计算精度的前提下,大幅度降低网格规模和计算量,且具有低复杂度.将算法应用于辐射流体力学数值模拟中非线性扩散方程组求解,相对于一致加密网格,SAMR计算将计算量下降一个量级以上,计算效率提高33.2倍.     

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.     

非结构网格上的B-B单方程模型湍流计算

研究如何在非结构网格上进行Navier Stokes(N-S)方程湍流计算.采用格心有限体积方法离散N-S方程.为了适应非结构网格,计算所用的湍流模型特别选用Baldwin Barth(B-B)单方程模型.此模型由一个单一的具有源项的对流扩散方程组成.为了能在非结构网格上求解B B单方程模型,提出一显式有限体积格式,并直接对带源项的格式进行稳定性分析,得到了相应的时间步长限制条件.最后以平板、RAE 2822翼型、多段翼型绕流等数值算例验证了计算方法的有效性.     

基于JASMIN框架多物理耦合程序的性能优化及分析

基于并行应用支撑软件框架JASMIN的辐射流体与粒子输运耦合程序RHSn2D,采用最小邦元固定处理器数目的并行策略,计算实际模型的并行规模扩展至8192核,并行效率约为16%.集成程序时间分析,验证软件框架底层MPI并行环境聚合通信对于并行优化算法(尤其是辐射流体计算时间)的影响.