TK-2DC软件前处理模块-贴体正交网格生成软件开发

贴体正交网格计算方法是通过坐标变换或坐标投影,把不规则物理区域进行离散以生成规则矩形计算区域的方法,所生成网格的疏密性和正交性对于保证数值计算精度至关重要。目前最常用的3种贴体正交网格计算方法是代数网格生成法、椭圆型方程网格生成法以及保角变换网格生成法。为了保证网格的正交性,简化网格计算量,所采用的贴体正交网格计算方法是上述3种方法的组合体,并且以该法为内核,开发了简单易学的贴体正交网格可视化计算软件,该软件可以与CAD进行无缝连接,大大缩短了数值模拟前期研究工作的时间。     

舰船螺旋桨数值模拟中不同网格类型的比较

不同网格类型的使用对螺旋桨不同问题数值模拟的各个方面都有重要影响。在STAR-CCM+平台上,使用RANS方法 SST kω模型对第27届ITTC指定螺旋桨进行了数值模拟,并从网格生成效率、网格计算效率、预报准确性等3个方面对3种主流的非结构网格进行比较。预报准确性的比较又从宏观(螺旋桨推力和扭矩)和微观(涡结构、尾流压力场、局部流场)2个方面进行。使用3套不同粗细的网格分析了3种网格数量变化对数值结果的影响。结果表明:四面体网格具有最高的网格生成效率和网格计算效率,但细节预报最差,网格数量变化对结果影响大;修剪网格的生成效率和计算效率处在二者之间,但对流场细节的预报最好;多面体网格的生成效率和计算效率都最低,而细节的预报处在二者之间,网格数量变化对结果影响最小。     

舰船EMC可视化的前置处理研究

建立三维物体的电磁模型是电磁计算及其可视化的重要前提,文中采用有限元法对舰船的几何模型进行网格剖分,生成的电磁模型能比较好的满足电磁计算的要求。在进行网格剖分前,对几何模型进行规则、整合、简化,排除畸形单元,再借用现有的有限元软件ANSYS对模型进行有限元网格划分,生成满足电磁计算要求的三角形或者四边形网格。     

高速滑行艇CFD精度研究

文章基于RANSE VOF求解器,对高速滑行艇稳定直航状态下的水动力计算精度进行研究。根据模型试验中的航行姿态,建立水气二相流模型进行数值模拟。分别采用结构化网格和切割体网格对楔形体进行计算,分析阻力和动升力的计算精度。通过比较得知,对于高速滑行表面问题,切割体网格和结构化网格同样可以满足工程精度,而前者能够很好地适应复杂的滑行艇表面且网格生成较为便捷。因此文中进一步采用切割体网格对滑行艇进行数值计算,精度同样满足滑行艇的模型试验,验证了CFD方法可以满足两相流中高速滑行表面的水动力计算精度问题。     

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。     

一种船体及周围自由面的网格自动生成方法

船体湿表面及船体周围的自由面网格自动生成技术是采用Rankine源方法进行水动力分析的基础.文中使用累加弧长三次参数样条函数生成船体湿表面网格,使用无限插值的方法生成自由面网格,运用拉伸变换确定自由面网格外边界上的结点分布以控制自由面面元的疏密.使用该方法生成的网格进行了水动力分析,计算结果表明该方法准确灵活,可以满足使用Rankine源方法对船舶进行水动力分析的需要.     

涡轮增压系统流动计算贴体网格生成

应用椭性ｐｏｉｓｓｏｎ方程对ＭＰＣ涡轮增压系统自动生成流体计算贴体网络；根据这一方法编制计算程序、对ＭＰＣ模块进行数值求解，生成贴体网格坐标。计算结果表明：这种方法对涡轮增压ＭＰＣ系统对这样结构形状复杂的管系生成流动计算的贴体网络是一种很合适的方法。     

动网格技术中局部重构方法的改进研究

Delaunay三角化方法是生成非结构网格常用的方法之一,其生成效率比阵面推进法高,但布点能力较弱.在解决大位移运动时常用方法是网格局部重构,但网格重构会增加计算工作量.文中针对局部重构方法中的窗口边界确定方法进行研究,提出了一种改进方法,不仅可以提高Delaunay三角化方法的布点能力,而且省去了繁琐的窗口边界提取步骤,提高了运动网格计算速度和网格质量;利用无量纲半径作为程序全局变量,在保证网格质量的前提下,提高了运动网格的智能性,减少了人工干预.     

船体阻力计算中网格划分方法的探讨

由于网格划分中多种因素的影响,导致船体阻力等水动力性能的计算难以获得较精确的结果。文章针对粘性流体力学算法(FLUENT软件),探讨了影响船舶水动力学计算的若干网格因素,对网格生成中部分因素的影响进行了考察。通过一系列的计算、分析,提出改进计算的方案,确定了适用于工程实际计算的参数,据此对船体阻力进行了计算,与试验结果比较表明有较好的符合程度。     

船体阻力计算中网格划分方法研究

由于网格划分中多种因素的影响,导致船体阻力等水动力性能的计算难以获得较精确的结果。文章针对粘性流体力学算法(FLUENT软件),探讨了影响船舶水动力学计算的若干网格因素,对网格生成中部分因素的影响进行了考察。通过一系列的计算、分析,提出改进计算的方案,确定了适用于工程实际计算的参数,据此对船体阻力进行了计算,与试验结果比较表明有较好的符合程度。     

三角形网格的自动生成及其局部加密技术研究

将目前比较流行的三角形网格生成方法前沿生成法和delaunay方法结合起来,形成一种新的三角形网格生成方法。利用节点的间距函数来控制计算区域内网格尺寸的变化和疏密过渡,优先处理边界尺寸最长边,逐渐在计算域内过渡生成网格尺寸减小的三角形,最终实现计算区域的三角化。同时利用源项加密和边界加密的方法将工程区域网格细化。     

螺旋桨水动力性能CFD预报中预处理的程式化实现

以DTMB4383大侧斜桨为例,立足于桨叶真实叶尖几何,详细阐述了螺旋桨水动力性能CFD计算过程中的桨叶几何和单通道域几何建模及其六面体结构化网格划分的程式化实现过程。程式化生成网格的适用性由DTMB4119桨、NSRDC4381和4383桨的无空化和空化水动力性能预报给予了验证。生成网格时考虑了网格类型、拓扑结构、网格密度和节点空间分布规律对计算精度的影响,可生成性能优越的命令流样本,保证CFD预报的精度。通过对命令行的编译操作,可以实现螺旋桨六面体网格高质量划分的快速操作,缩短CFD计算的预处理时间,扩大其工程应用。     

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。     

杂交有限元网格自动生成方法及其应用

本方法基于坐标变换，按保角映射原理，通过Ｌａｐｌａｃｅ方程、Ｐｏｓｓｉｏｎ方程，将实际计算水域变换为规则的矩形域，尔后剖分矩形域，反演出实际水域中的对应网格点，该方法生成网格时，只需给出边界坐标，具有剖分省时、可适应较复杂边界的优点，亦可根据没区域的水流特征，生成不同的有限元网格并可随意进行局部加密。     

对解泊松方程数值生成网格方法的一点改进

本文提出了一种生成网格的改进方法，此法的本质是交替地改善网格的正交性和汇聚性。此法的构思质朴，效果明显，尤其是对物面附近要求顾到网格的正交性和汇聚性两者时，此法提供了一种有效的控制手段。此法在计算船舶流体动力学中有较高的实用价值。     

一种两维区域三角剖分算法的改进及其应用

经过对文献[1]S.H.LO方法的改进,考虑到海岸河口海区、河道等水域的特点,提出了一个在水动力数学模型中十分适用的三角形网格的自动生成方法,编制了三角形网格自动生成通用程序。该方法通过引入区域内节点间距函数,人为给定某一定值或渐变数值可在任一局部水域进行网格加密。应用该方法成功对胜利油田海域的数学模型计算域进行了三角自动剖分。     

一种三角形网格自动生成技术

在研究总结目前流行的三角形网格自动生成法的基础上,提出前沿生成与Delaunay三角化组合起来的三角形自动生成方法。该方法解决了Delaunay法中离散点域的构造问题,不会产生重合点,不用进行点集排序和坏点剔除,同时避免了前沿生成法中过多的校验。该法计算效率高,对复杂边界适应性好,可实现三角形尺度的渐变过渡。应用该方法成功进行了三峡电站日调节数学模型计算域的自动剖分。     

网格划分及其不确定度研究

对水面船舶阻力性能数值计算中网格不确定度开展了数值计算与试验研究。以三体船中体为计算模型,基于CFD软件FLUENT,分析了船体表面网格尺度大小、第一层网格节点到船体表面的距离、网格节点分布比例系数三个因素对船体阻力计算的影响。通过改变各个网格因素,对不同网格进行了数值计算,最后将计算结果与试验结果进行了对比,分析了不同的网格划分方式对计算结果的影响,从而得到了一套比较可行的船模数值计算网格划分方法,为船模数值计算网格划分提供一定的参考。     

复杂形状海洋浮体水动力系数计算

网格划分是水动力计算的关键环节,文中针对复杂形状海洋浮体提出了一种湿表面网格划分方法.对于有复杂首尾结构的浮体,用型线重构的方式在首尾生成曲面构成所需要的截面线,将通用建模工具和NURBS曲线拟合相结合,生成相贯结构的相交线;然后,用分片法生成浮体湿表面及内自由面网格,并独立表达各自的速度势以处理不规则频率现象,进而进行水动力系数计算.计算结果表明,上述处理方式很适合复杂形状海洋浮体水动力系数的计算.     

非均匀正交曲线网格在近岸流模型中的应用

本文在前人网格生成技术的基础上,提出了一种按水深及其梯度自动生成正交数值网格的方法,克服了水流数值模拟中有限差分网格难以贴合复杂边界和适应地形变化的不足,建立了波浪与水流相互作用的近岸流数值模式.文中结合国内外有关的实验与分析资料,采用双步隐式法,对该模式进行了验证和计算,取得了较为满意的结果.