面向交界面网格的超网格算法研发及CFD应用

交界面网格是一种广泛应用于船舶CFD模拟的技术，其中网格间的插值算法是决定不同计算域之间流场信息传递精度的关键因素。论文面向船舶自航等复杂CFD模拟的应用需求，以开发交界面网格的高精度、守恒型插值算法为目的，开展超网格算法研究。介绍了超网格的概念和超网格算法的实现流程，包括贡献单元搜索与筛选、超网格生成、几种典型空间曲面交界面及其组合的处理及通量输运与重构方法。着重解决曲面交界面网格不共形的问题，以及圆柱形、圆锥形、圆台形及其组合体的超网格生成算法，并用典型分布函数测试和验证算法的精度和守恒性。对一艘散货船JBC船模开展了带与不带节能导管的自航CFD模拟和节能效果评估，与非守恒性插值算法模拟以及模型试验结果的对比表明，论文研究开发的超网格算法能有效提高自航模拟和节能效果评估的精度。     

基于遗传算法的网格任务调度方法研究

任务调度是网格计算的关键技术之一,研究网格任务调度方法对于网格系统建设具有重要意义.本文在分析比较典型网格任务调度方法的基础上,根据军事网格资源的特点,建立军事网格任务调度问题的数学模型.给出其形式化定义.设计并提出了一种军事网格环境下的任务调度HJGA算法,通过仿真实验,验证了HJGA算法在军事网格任务调度问题上优于其他调度算法.     

一种适用波浪潮流计算的地形插值算法

提出了一种求解结构化和非结构化网格节点上地形高度值的插值算法。该算法采用全局搜索，局部插值的方法处理数据，可根据需要控制地形数据的光滑度；同时充分利用了原始数据中的边界线信息．避免了由于缺乏陆域地形数据而引起的水陆交界处插值结果的振荡；通过引入背景矩形网格间接地插值求解非结构网格节点上的高度值，有效地降低了非结构网格插值算法的时间复杂度，减小了计算量。     

舰船全寿命敏捷供应链信息共享研究

舰船全寿命敏捷供应链及其信息视图形成与产品全寿命协同设计及其动态联盟组建过程是密切相关的。数据网格（Data Grid）主要包括数字图书馆技术和数据网格服务技术，它能为敏捷供应链与其它信息系统集成和共享提供技术保障。根据舰船全寿命敏捷供应链信息共享需求，提出了一个多层次交叉的、以两个数据网格服务中心（船舶设计建造和运行维修两个数据网格服务中心）为基础的船舶全寿命动态联盟信息共享结构及基于数据挖掘算法的资源和信息发现流程。在通过数据网格服务获取某设备的维修数据后，应用改进的灰色聚类算法发现故障的规律，这对新产品的改进和开发是很重要的。一个已开发的原型系统实现了两个数据网格服务中心的信息共享并将灰色聚类算法应用于船用泵的故障规律的发现。     

基于混合型网格资源调度算法的研究

网格资源调度是网格核心服务之一。本文结合OLB算法和Min—Min算法,提出一种新的混合型算法:在处理短作业任务时,采用OLB算法进行分配;对长作业任务则使用MIN—MIN进行预处理为其分配适合的目的处理机。通过算法仿真得出,混合型算法提高了网格资源的利用效率。     

Lattice—Boltzmann两种非均匀网格算法及其对突扩流的模拟

给出了Lattice—Boltzmann方法两种非均匀网格算法（即区域分裂方法和坐标变换方法）及计算步骤。对典型的突扩流问题进行了模拟分析，将所得结果与均匀网格进行比较分析。并对两种非均匀网格算法对流场模拟时进行了比较分析。区域分裂方法的优点在于区域划分过程灵活，对结构形状的要求低。坐标变换方法的优点在于只要对区域建立起合适的曲线坐标，计算过程简单，更节省时间。     

有限差分/无网格方法耦合生成混合算法研究

无网格方法摆脱了网格的约束,在计算区域内能自由布点,快速灵活,并且离散节点能更好地拟合复杂的边界,为流体动力学问题的解决提供一个新的思路。文章结合传统有限差分方法(FDM)和基于最小二乘法的无网格有限差分方法(MLSFD),将两者在网格生成和计算格式上进行了耦合,生成了一种混合算法。利用Fortran语言编写了计算程序。通过计算二维圆柱绕流算例验证了混合算法的可行性。对比分析了混合算法在不同网格下的收敛性,结果表明:使用混合算法进行数值模拟时,无网格"网格"的精细度与差分网格的精细度对计算收敛性的影响是一致的。     

船体折角型节点有限元细化分析的程序化方法

为更精确模拟折角型船体结构节点的应力分布，对折角型船体结构节点有限元细化网格进行了算法研究，用MSC／Patran的PCL语言，开发了相应的细化网格有限元分析工具，实现了折角型船体结构节点的网格划分和优化分析的快速化。该系统已成为中国船级社CCS—SDA系统细化分析工具的一个子系统。     

海洋数值计算中非结构化网格自动剖分的改进算法

基于Delaunay三角化技术,提出了一种对任意平面区域三角形网格自动剖分的改进算法。该算法在网格质量判断方面,提出了一个新的几何参数,即过渡因子β,该参数结合了三角形形状因子和三角形外接圆无量纲半径,它不仅能够实现网格疏密区域的平稳过渡,而且能够保证三角形最大可能的接近正三角形;在向计算区域内加点方面,提出了列表排序法,该方法能够保证新增的网格点整体质量向好的趋势发展;最后利用迭代的Laplacian算法对生成的网格进行光滑处理。该改进算法具有区域适应性强、网格质量高、自动化程度高的优点。     

集中式自适应网格IMMJPDA算法

现有的集中式交互多模型联合概率数据互联( IM MJPDA)算法在多模型这个意义上都是基于固定结构的,而固定结构多模型算法存在的缺陷这些算法都不可避免的存在.为此,将一种变结构多模型算法——自适应网格交互多模型( AGIMM)算法和联合概率数据互联(JPDA)算法相结合,提出了用于多传感器多目标跟踪的集中式自适应网格IMMJPDA( AGIMMJPDA)算法.该算法通过自适应网格实现模型集合自适应调整来克服固定结构IMMJPDA存在的缺陷.仿真结果显示,该算法可以有效克服固定结构IMMJPDA算法存在的缺陷,并提高IMMJPDA算法的费效比.     

船舶有限元网格自动生成技术研究

在进行船舶有限元分析时,先在CAD软件中进行船舶模型设计,然后再将该模型导入到CAE软件中进行有限元分析求解是一种非常实用的方法.但这一方法需要将CAD模型转换为CAE有限元网格模型,它包括网格的自动划分、网格修补和网格细化.本文根据船舶有限元分析的特点,介绍了网格自动划分的主要算法,提出了一种改进的铺设算法以实现船舶有限元网格的自动生成.并分别讨论了网格修补和网格细化自动实现的思路.     

自适应网格交互多模型不敏粒子滤波算法

将一种变结构多模型算法——自适应网格交互多模型(AGIMM)算法和不敏粒子滤波(UPF)算法相结合,提出了自适应网格交互多模型不敏粒子滤波算法(AGIMMUPF).该算法通过自适应网格实现了模型自适应,从而以较小的模型集合覆盖了目标大范围的机动,并以此来克服固定结构交互多模型粒子滤波(IMMPF)算法存在的缺陷,同时各模型滤波算法采用不敏粒子滤波(UPF)算法,使重要性密度函数融合了最新量测信息,更好地逼近真实状态的后验概率分布.通过计算机仿真证明,提出的算法可以有效提高IMMPF的费效比.     

船体舱段三维有限元模型参数化建模方法研究

提出三维船体舱段有限元参数化建模的设计方法,将船体舱段的有限元网格归类为纵向网格和横向网格,并分别提出相应的算法以实现这两种网格的自动生成.     

基于自适应三角化的船舶曲面分段网格细分

结合非结构网格划分相关理论,分析了现有的Delaunay三角网格划分及细分算法的优劣处。针对船舶曲面分段划分注重精度大于计算效率的特性,通过改变自适应算法中的步长值来进行船舶曲面分段的网格细分,再通过Delaunay三角网格划分对自适应网格化后的曲面进行最终三角化处理。文末以船舶曲面分段为例,通过与曲面估算出的曲率云图进行对比,验证细分算法效果的正确性,这在船舶曲面分段展开领域具有一定实用意义。     

一种网格 k-近邻集的边界点识别算法

为了高效识别聚类边界,根据边界周围区域存在密度差异的特征,提出了一种网格 k‐近邻集的边界识别算法（BGN ）。在网格空间中,该算法根据网格单元和它最近邻居单元的 k‐近邻集的质量及其单元间中心距离确定边界度,由边界度和边界阈值判断每个网格单元是否为边界单元或噪声单元。通过从边界单元中提取更靠边缘的数据作为边界点的方式,使得边界更精细。实验结果表明,该算法能有效和快速识别出多密度数据集的聚类边界和噪声。     

基于S修正卡尔曼滤波的自适应网格模糊交互多模型算法研究

针对机动目标跟踪问题中,固定结构多模型(FSMM)算法费效比不高以及交互式多模型(IMM)算法马尔可夫转移概率难以准确确定的问题,研究一种基于S修正卡尔曼滤波的自适应网格模糊交互式多模型(AGFIMM-SKF)算法。该算法通过自适应网格调整实现了模型集自适应,通过模糊逻辑推理得到模型集中各个模型的匹配度,并且对标准卡尔曼滤波器进行S修正。仿真结果表明,AG-FIMM-SKF算法与标准的IMM算法相比,可以有效提高多模型算法的精度和费效比,且适合工程应用。     

共形FDTD网格剖分方法及其在舰船电磁环境效应仿真中的应用

对于时域有限差分(FDTD)数值仿真方法,网格生成是其重要前处理过程。大部分商业模型都使用三角形面片描述其结构,而FDTD必须使用六面体网格,因此必须使用合适的剖分算法将模型结构对齐到FDTD的计算区域。而目前基于原点探测的传统网格生成算法存在效率和精度等若干问题。基于射线追踪原理,通过检测网格射线族和三角形面片模型间的交点位置,求解模型结构和FDTD元胞之间的位置关系,从而可高效、精确生成FDTD仿真算法必须的网格信息,并通过进一步应用多方向射线追踪方法,解决特殊模型结构可能导致部分模型的剖分信息不完整的问题。最后,通过将该剖分方法应用于带有战斗机的航母飞行甲板模型,并结合高阶共形FDTD方法,成功预测其在高功率电磁脉冲下的表面电流分布问题。     

改进Catmull-Clark细分算法及其在船用螺旋桨设计中的应用

基于舰艇作战或巡航时隐身性能的需要,针对舰艇关键零件的设计和加工制造现状,结合应用日益广泛的细分曲面造型方法,以Catmull-Clark细分算法为基础,提出一种基于网格边光顺程度计算的自适应细分算法。将该算法应用于船用螺旋桨的设计数值实验,由建模软件3DS MAX及其内部编程语言MAXScript来实现,并将实验结果与原始的Catmull-Clark算法细分结果、传统的顶点或边曲率法自适应细分结果进行了比较。数值实验结果表明,在满足零件设计现实需求的前提下,该自适应细分算法能较好地减少网格数量:当边的光顺度阈值取为0.825时,网格数降低了约28.83%,可提高计算速度,减小存储空间。该算法能克服以往基于均值计算的自适应算法存在的区分能力不足的影响。     

适用于具有复杂海底边界的自由表面流动模拟方法

提出了一种适用于具有复杂海底边界的自由表面流动模拟算法?基于非结构化四边形网格的VOF法。利用非结构化四边形网格在拟合曲线边界上的优势,此法能够在不引入任何边界处理和人工耗散的条件下,直接求解具有任意复杂海底边界的自由表面流动问题。该算法采用MLER法来对流界面,提高了VOF算法的体积守恒精度。大应变界面对流数值实验结果表明,该算法体积守恒性较好,且具有二阶的形状误差收敛率。     

基于船舶火灾蔓延态势的路径规划算法

以63 500载重吨油船的船舱为研究对象,通过对火灾蔓延模拟仿真试验数据进行图表分析,得出在不同工作条件下固定检测点位置的温度、CO浓度和烟气浓度的变化规律.对基于火灾实时态势的导航网格动态生成方法以及对应的逃生路径规划方法进行研究,得出动态更新导航网格的具体算法.对传统A*算法路径节点选择问题进行改进,得出适应船舱火灾蔓延信息的最短逃生路径规划算法,试验结果表明,该算法的寻路效率较高.