一种新的准结构网格生成方法

在有限元分析中,高质量的结构网格可以有效地提高有限元分析的精度,但结构网格的几何适应性差,针对复杂边界的二维计算模型,现有的方法很难自动生成高质量的结构网格;而非结构网格几何适应性很好,但存在计算效率低和精度差等问题。提出了一种新的准结构网格生成方法,能够实现复杂区域的网格自动生成并且具有高网格质量。该方法首先对计算区域运用Delaunay三角剖分技术生成粗背景网格;然后利用背景网格,使用优化的Voronoi图生成过渡的蜂巢网格;最后,通过中心圆方法对蜂巢网格单元进行结构网格剖分。分析NACA0012翼型数值模拟结果表明,提出的新准结构网格生成方法能够对边界复杂的模型自动生成高质量的网格,并且通过三种不同拓扑类型网格计算结果相互对比及与实验结果对比,证明准结构网格具有高计算精度。     

基于人工神经网络的非结构网格尺度控制方法

网格自动化生成和自适应是制约计算流体力学发展的瓶颈问题之一, 网格生成质量、效率、灵活性、自动化程度和鲁棒性是非结构网格生成的关键问题. 在非结构网格生成中, 网格空间尺度分布控制至关重要, 直接影响网格生成质量、效率和求解精度. 采用传统的背景网格法进行空间尺度分布控制需要在背景网格上求解微分方程得到背景网格上的尺度分布, 再将网格尺度从背景网格插值到真实空间点, 过程十分繁琐且耗时. 本文从效率和自动化角度提出两种网格尺度控制方法, 首先发展了基于径向基函数(RBF)插值的网格尺度控制方法, 通过贪婪算法实现边界参考点序列的精简, 提高了RBF插值的效率. 同时, 还采用人工神经网络进行网格尺度控制, 初步引入相对壁面距离和相对网格尺度作为神经网络输入输出参数, 建立人工神经网络训练模型, 采用商业软件生成二维圆柱和二维翼型非结构三角形网格作为训练样本, 通过训练和学习建立起相对壁面距离和相对网格尺度的神经网络关系. 进一步实现了二维圆柱、不同的二维翼型的尺度预测, RBF方法和神经网络方法的效率与传统背景网格法相比提高了5~10倍, 有助于提高网格生成的效率. 最后, 将方法推广应用于各向异性混合网格尺度预测, 得到的网格质量满足要求.      

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。     

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。     

一种部分连续复合网格生成方法

本文描述了一种构造部分连续复合网络的偏微分方程的数值生成方法，该方法以泊松方程为变换控制方程，构造特定的边界条件，对复杂的蜗尾船型的横剖面进行了变换，变换出来的复合网格与单一区域网格相比，生成的网格质量有明显提高，并计算了另外一个例子，证明了该方法的通用性。     

某型双立尾战斗机的网格生成及流场解

以某型双立尾战斗机为例，给出了实际复杂型号飞行器结构网格生成的一种分块方案及实现过程。用一种矢性三次多项式插值的方法生成相邻块公共交界面的网格，用求解椭圆型方程的方法生成块内空间网格。在所生成的双立尾战斗机分块结构网格中分区求解Ｅｕｌｅｒ方程，获得了合理的全机气动力系数、翼面压力分布和绕流图谱结果     

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。     

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。     

基于叉树法的自适应有限元局部网格加密研究

本文以叉树法网格生成技术为基础，提出了效率高，易实现的局部网格加密步骤，同时设计了相互匹配的网格数据结构和树数据结构以及局部网格修正算法用以支持本文所提出的局部网格加密步骤，最后，给出了局部网格加密例子，用以证明本文所提出的方法可以很容易地生成任意密度分布的网格，对于实施自适应ｈ－方案是十分有利的。     

基于背景网格变形的动态网格移动方法

基于Delaunay背景网格插值技术的动态网格生成方法无需迭代计算,效率较高。但对复杂构形大幅运动的动边界问题,尤其当边界大幅转动时,背景网格极易交叉重叠。重新生成背景网格和重新定位网格节点信息不仅费时而且会导致网格质量的严重下降。本文提出改进的基于背景网格的动态网格变形方法,通过在初始Delaunay背景网格中添加辅助点,生成一层新的背景网格和新的映射关系;采用ball-vertex弹簧法驱动新背景网格的变形,进而牵动目标网格的变形。算例表明,本文提出的动态网格变形方法对所关心区域的网格具有良好保形性,边界可转动更大角度而不会出现网格交叉重叠问题,总体上提高了动态网格更新的效率和质量。     

A method for generating irregular computational grids in multiply connected planar domains

A method for generating irregular triangular computational grids in two-dimensional multiply connected domains is described. A set of points around each body is defined using a simple grid generation technique appropriate to the geometry of each body. The Voronoi regions associated with the resulting global point distribution are constructed from which the Delaunay triangulation of the set of points is thus obtained. The definition of Voronoi regions ensures that the triangulation produces triangles of reasonable aspect ratios given a grid point distribution. The approach readily accommodates local clustering of grid points to facilitate variable resolution of the domain. The technique is generally applicable and has been used with success in computing triangular grids in multiply connected planar domains. The suitability of such grids for flow calculations is demonstrated using a finite element method for solution of the inviscid transonic flow over two- dimensional high-lift aerofoil configurations.     

两级分块结构化网格在SK型静态混合器中的应用

给出一种适用于SK型静态混合器流场数值模拟的两级分块结构化网格划分方案和分块圆弧区点的极坐标方程。与常用的非结构四面体网格划分对比,两种方法划分网格数量相近时,两级分块结构化网格达到的迭代精度高于非结构化网格一个等级,而非结构化网格收敛所用时间约为结构化网格收敛所用时间的1.25倍;运用控制体积容积变化值对两种方法划分网格进行质量评估,结构化网格划分方法接近99%网格质量指标在1.0~2.0范围内,而非结构化网格仅接近60%网格质量指标在1.0~2.0范围内。通过实验测量对两种方法划分网格数值模拟结果进行对比验证,结构化网格计算结果与实验值更为接近,表明其可行性和准确性均优于非结构四面体网格划分。     

一种部分连续复合网格生成方法

本文描述了一种构造部分连续复合网格的偏微分方程的数值生成方法．该方法以泊松方程为变换控制方程，构造特定的边界条件，对复杂的蜗尾船型的横剖面进行了变换．变换出来的复合网格与单一区域网格相比，生成的网格质量有明显提高．并计算了另外一个例子．证明了该方法的通用性。     

一种有效的网格自适应方法

针对网格自适应方法中的移动网格变形法进行了研究,该方法通过采用最小二乘有限元法求解div-curl方程组,使雅可比行列式值等于给定的监测函数值,以改变网格节点的位置,从而获得期望的网格边界及大小分布。文末给出的4个二维和三维问题的算例表明,本文方法是非常有效的。     

Numerical diffusion for flow‐aligned unstructured grids with application to estuarine modeling

The benefits of unstructured grids in hydrodynamic models are well understood but in many cases lead to greater numerical diffusion compared with methods available on structured grids. The flexible nature of unstructured grids, however, allows for the orientation of the grid to align locally with the dominant flow direction and thus decrease numerical diffusion. We investigate the relationship between grid alignment and diffusive errors in the context of scalar transport in a triangular, unstructured, 3‐D hydrodynamic code. Analytical results are presented for the 2‐D anisotropic numerical diffusion tensor and verified against idealized simulations. Results from two physically realistic estuarine simulations, differing only in grid alignment, show significant changes in gradients of salinity. Changes in scalar gradients are reflective of reduced numerical diffusion interacting with the complex 3‐D structure of the transporting flow. We also describe a method for utilizing flow fields from an unaligned grid to generate a flow‐aligned grid with minimal supervision. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

河道砂油藏的自适应非均匀网格粗化算法

以河道砂的观测深度为确定性数据，由贝叶斯理论通过随机楚模的方法楚立横截面为抛物线形状的河道砂油藏边界面，并将渗透率自适应网格技术应用于河道砂油藏的网格粗化算法中。在渗透率或孔隙度交化异常区域自动采用精细网格，用直接解法求解渗透率或孔隙度交化异常区域的压强分布，而在其他区域采用不均匀网格粗化方法计算，印在流体流速大的区域采用精细网格。用本文方法计算了河道砂油藏的压强分布，结果表明河道砂油藏的三维不均匀自适应网格粗化算法的解在渗透率或孔隙度异常区的压强分布规律更逼近采用精细网格的解，在其他区域压强分布规律非常逼近粗化算法的解，但计算的速度比采用精细网格提高了100多倍。     

An algebraic boundary orthogonalization procedure for structured grids

An algebraic procedure for grid orthogonalization has been developed. It is often difficult to include both grid clustering and orthogonalization in a grid generation method. Often the degree and extent of orthogonality are hard to control when orthogonalization is included in a complicated grid generation method. Fortunately, grid orthogonalization can be performed independently of grid generation. The orthogonalization method developed is simple and includes invertibility control. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

An algorithm of finite element grid generation for three-dimensional complex connected domain

An automated quasi three-dimensional finite element grid generation method is presented for particular three-dimensional complex connected domain, across which some are simply connected two-dimensional.regions and some are multiply connected two-dimensional regions. A subdivision algorithm based on the variational principle has been developed to ascertain the smoothness and orthogonality of the generated grid in any cross sections. Smooth transition between the simply and multiply connected regions is maintained. For illustration, the method is applied to generate a finite element three-dimensional grid for human above knee stump.     

Control functions and grid qualities measurements in the elliptic grid generation around arbitrary surfaces

This paper describes the three‐dimensional elliptic grid generation. The two‐dimensional approach for the control functions obtained by modifying the Thomas–Middlecoff method is applied on the planes perpendicular to the main flow direction co‐ordinate, which is assumed to be the function of only one corresponding co‐ordinate in the computational domain. The grid orthogonality is improved by about 40 per cent compared with that of the algebraic initial grid. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.