结合前沿推进的Delaunay三角化网格生成及应用

采用一种新的混合网格生成方法,生成复杂区域的非结构化网格.结合前沿推进法和Delaunay三角化两种非结构网格生成方法的特点,在边界处采用前沿推进法进行三角形初始网格的生成,在边界区域内部采用Delaunay三角化方法自动生成内部节点.分析表明,该算法简化网格生成过程,能够快速有效地生成非结构化网格.在计算时间以及网格的均匀性方面与其他方法相比具有一定的优势.最后,用混合网格生成方法生成方柱绕流的计算域网格,并运用基于特征线方程的分离算法进行流场计算.     

交互式网格生成技术研究

探讨了分区网格生成的交互方法,包括交互输入、图形显示、网格质量检查、网格求解过程的随机可视控制等问题。在此基础上研制了一种具有交互性能的网格生成系统——BIGG。应用该系统生成的网格实例及流场解表明该交互技术是有效可行的,研制的软件系统提高了生成效率和网格质量。     

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。     

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.     

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.     

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.     

压气机变形叶片的网格生成及区域分解方法

针对压气机优化设计和多学科分析对网格自动可靠生成方法的需求,建立了一套集叶片几何参数化建模、多块结构化网格生成、区域自动分解、叶片自由变形于一体的多功能网格生成系统。基于椭圆型微分方程法和O4H型拓扑结构,建立了压气机单叶道流域的三维分块结构化网格生成方法,改进了适合于变形叶片及网格的自由变形方法,自主开发了相应的计算程序,并用NASA Stage35对方法及程序进行了验证。结果表明网格生成质量较好,特别是近壁网格正交性和光滑性俱佳;改进的自由变形方法能够保持网格周期性和轮毂轮盖几何形状;流场计算结果与实验数据吻合良好。研究工作对发展多级高速轴流压气机优化设计和多学科分析系统具有重要参考价值。     

非结构网格的并行生成

研究了非结构网格的并行生成方法.改进了R.Lohner的"波阵面"区域分裂算法以使子网格及其边界更有益于网格并行生成,提出了边界并行优化策略,改善了边界的光滑性;完善了子区域内生成网格时接受新点及新单元的条件,在界面网格生成过程中提出只接受新单元而拒绝新点的策略,节省了机时.     

贴体坐标网格生成技术的研究

本文对数值求解微分方程法生成贴体坐标网格的技术进行了探讨和尝试。文中不仅对数值求解双调和方程的两种不同方法作了介绍,还利用该方程生成了典型的Ｈ型、Ｃ型、Ｏ型网格。结果表明,双调和方程法在控制网格线间距及与边界的正交性方面具有很强的能力,所生成的网格质量令人满意,且可用于复杂的物理区域。因而,采用双调和方程生成贴体坐标网格是流场数值模拟中一种有效的、高质量、具有广泛通用性的网格生成技术。     

基于车身外形CAD数据的表面氯动网格生成

提出一种在非均匀参数空间上生成表面数值网格的方法,开发了相应的表面网格生成软件ＳＧＲＩＤ,并应用于汽车动力学计算机仿真中具有复杂几何外形的车射表面网格生成。     

应用笛卡尔非结构切割网格进行外挂物投放的数值模拟

描述了一种新的网格生成技术,即笛卡尔非结构切割网格技术,采用叉树数据结构,完成了几种单段和多段翼型以及三维机翼的网格生成.应用中心有限体积法,对其绕流问题进行Euler方程数值模拟,并将计算结果与实验数据进行对比.在机翼绕流数值模拟的基础上,求解出机翼带外挂物的分离投放的流场计算问题.     

Gas-kinetic scheme with discontinuous derivative for low speed flow computation

The present paper concerns the improvement of the gas-kinetic scheme (GKS) for low speed flow computation. In the modified GKS scheme, the flow distributions with discontinuous derivatives are used as an initial condition at the cell interface for the flux evaluation. This discontinuity is determined by considering both the flow characteristic and grid’s resolution. Compared with GKS method with a continuous slope for the flow variables at a cell interface, the new scheme is more robust and accurate. In the under resolved flow computation, the new scheme presents much less numerical oscillation. The extension of the current scheme to unstructured mesh is straightforward. To validate the method, both computations of 2D lid-driven cavity flow and 3D flow past a sphere are performed. The numerical results validate the current method.     

Near-wall modelling in computations of turbulent flows on unstructured grids

The questions related to the formulation and numerical realization of boundary conditions on a wall at the computation of turbulent flows on unstructured grids are considered. A technique is proposed for realization of weak boundary conditions assuming a non-zero value of the tangent velocity on the wall at a discretization of the Reynolds-averaged Navier — Stokes equations by the control volume method. The capabilities of the developed approach are demonstrated by the example of computing the flow in the inter-blade channel of a low-velocity compressor. The influence of the near-wall grid step on the accuracy of computations, in particular, the pressure distribution near the profile trailing edge is shown, and the solution grid dependence is investigated when using the method of near-wall functions and weak boundary conditions.     

三维非结构粘性网格生成方法

描述了一套适合粘性流动计算的三维非结构网格自动生成方法.在物面附近的粘性作用区域,采用推进层方法生成各向异性的"扁平"四面体网格,并通过一定的网格伸长控制参数,实现整个流场区域网格高度的平滑过渡.当粘性网格的推进高度达到预定要求时,推进层方法自动停止,转而采用阵面推进方法生成常规意义的尽量接近正四面体的各向同性网格.同时给出了利用该方法生成的M6机翼非结构粘性网格来求解机翼粘性绕流的简单算例.     

三维非结构网格Euler方程的LU-SGS算法及其改进

将LU-SGS隐式时间推进格式运用到非结构网格Euler方程的求解中,并对传统LU-SGS格式进行改进,结合网格重排序,发展了一套效率更高的三维Euler方程求解器.以M6机翼及超临界LANN机翼的跨音速无粘流场为算例,将改进LU-SGS格式与四步龙格-库塔显式格式及传统LU-SGS格式进行了比较.计算结果表明:所有格式的计算结果与实验结果都符合很好;传统LU-SGS格式计算效率为显式格式的3倍多,而改进LU-SGS格式计算效率为显式格式的7倍多.     

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.     

子网格在DSMC中的作用及三角形子网格

本文采用直接模拟蒙特卡罗方法对二维微通道内Poiseuille流动进行了数值模拟,通过对不同网格密度下计算结果与"收敛"结果的比较,得到了计算网格特别是子网格系统对计算结果的影响;在此基础上,发展了基于Delaunay三角形非结构网格的子网格系统,讨论了采用该子网格的非结构化网格对模拟结果的影响,结果表明:该方法能有效提高模拟的准确性,而常规无子网格的非结构网格将"虚假"地增加气体流动的稀薄性。     

A coupled finite volume solver for the solution of incompressible flows on unstructured grids

This paper reports on a newly developed fully coupled pressure-based algorithm for the solution of laminar incompressible flow problems on collocated unstructured grids. The implicit pressure-velocity coupling is accomplished by deriving a pressure equation in a procedure similar to a segregated SIMPLE algorithm using the Rhie–Chow interpolation technique and assembling the coefficients of the momentum and continuity equations into one diagonally dominant matrix. The extended systems of continuity and momentum equations are solved simultaneously and their convergence is accelerated by using an algebraic multigrid solver. The performance of the coupled approach as compared to the segregated approach, exemplified by SIMPLE, is tested by solving five laminar flow problems using both methodologies and comparing their computational costs. Results indicate that the number of iterations needed by the coupled solver for the solution to converge to a desired level on both structured and unstructured meshes is grid independent. For relatively coarse meshes, the CPU time required by the coupled solver on structured grid is lower than the CPU time required on unstructured grid. On dense meshes however, this is no longer true. For low and moderate values of the grid aspect ratio, the number of iterations required by the coupled solver remains unchanged, while the computational cost slightly increases. For structured and unstructured grid systems, the required number of iterations is almost independent of the grid size at any value of the grid expansion ratio. Recorded CPU time values show that the coupled approach substantially reduces the computational cost as compared to the segregated approach with the reduction rate increasing as the grid size increases.     

非结构混合网格上的NS方程求解方法

提出了一套较为通用的,完全自动化的非结构混合网格生成方法.在物面粘性作用区,采用一种改进的推进层方法生成三棱柱形和金字塔形网格;在其他流动区域采用阵面推进方法生成四面体网格.采用一种改进精度的格心有限体积法对三维NS方程进行了求解,在加速收敛措施方面,提出了一种新的当地时间步长取定方法来减小质量较差的网格单元对流场计算稳定性和收敛速度的不利影响.以M6机翼和DLR/F4翼身组合体外形的粘性流场作为数值算例,验证了上述网格生成和流场求解方法的正确性和实用性.     

Development and validation of a three-dimensional,wave-current coupled model on unstructured meshes

Using unstructured meshes provides great flexibility for modeling the flow in complex geomorphology of tidal creeks,barriers and islands,with refined grid resolution in regions of interest and not elsewhere.In this paper,an unstructured three-dimensional fully coupled wave-current model is developed.Firstly,a parallel,unstructured wave module is developed.Variations in wave properties are governed by a wave energy equation that includes wave-current interactions and dissipation representative of wave breaki...