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。     

一种基于分子动力学的网格划分方法

为生成船体典型结构四边形网格,提出一种基于分子动力学的网格划分方法。将正负带电粒子均匀地分布到网格生成域内,带电粒子在库伦相互作用以及Lennard-Jones势[1]的作用下在网格生成域内按动力学方程运动,并趋向于形成四边形形状分布。当带电粒子运动趋于稳定后,对其使用Delaunay三角剖分[2–3]划分网格生成域,合并相邻三角形后得到一系列偶数边形网格。对非四边形的偶数边形网格进行修补后,可以得到全四边形网格。实验结果表明,该方法能够生成质量较好的船体典型结构四边形网格划分。     

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。     

拟合坐标下河道二维非恒定流计算

本文通过边界贴体坐标,在物理域生成正交曲线网格。该曲线网格具有准确贴合边界及域内网格布置灵活的特点,克服了矩形网格贴合边界较差及计算域长宽比悬殊的困难。通过坐标转换,将复杂域问题转变成规则长方形域问题的求解,并对新坐标系下的方程采用ADI方法进行数值模拟计算。     

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。     

一种三维贴体坐标网格的解析生成法

本文通过构造一类Ｐｏｉｓｓｏｎ方程的解析解，直接生成三维物体贴体坐标网格。利用此类解析解可以于在各个横截面上按需要安排网格密度。     

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。     

矩形结构以一定倾角砰击水面所引起的流体动力特性分析

本文采用VOF和动网格方法、考虑限制水域边界条件的约束因素，利用CFD商业软件FLUENT通过求解脉冲砰击压力作用下具有自由表面限制水域上的Navier-Stokes方程来分析与观察一定倾角的矩形结构从一定高度自由落下砰击限制水域的水面所引起的三维流体动力现象，并与无倾角的矩形结构撞击有限水深水域的水面所引起的三维水面波动和水下压力场变化问题做对比分析。数值模拟结果表明采用本文所提出的数值方法可以对大型结构作用于封闭或开放水域的水面所激发起的水面波动和水下压力场变化进行有效的数值模拟。这一数值方法为工程上分析大型结构砰击限制水域水面所产生的水动力现象提供了一种实用的手段。     

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。     

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。     

基于ICEM CFD对交叉管道流场网格划分方法的选择

网格的划分是实现数值仿真模拟最重要的一步,网格质量的好坏直接影响到整个数值模拟的结果,网格划分方法又是决定网格质量好坏的关键环节。为了提高ICEMCFD对交叉管道流场网格划分的质量,本文就某一垂直的交叉管道的网格剖分提出了三种方法,即分别用四面体网格、六面体网格和混合网格对交叉管道进行网格剖分,结果表明采用混合网格剖分的方法能达到理想的效果。     

基于数值水池的潜艇横摇运动仿真

以CFD软件FLUENT为计算平台并进行二次开发,利用UDF模块及动网格技术建立数值水池,对二维矩形剖面及三维SUBOFF潜艇模型的水下自由横摇运动进行数值模拟。采用一种边界滑移动网格技术,保证网格不会发生畸变与重生的前提下,对物体的流场控制方程及刚体运动方程进行同步的耦合求解,计算其横摇周期和横摇阻尼等参数。     

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。     

矩形域反平面剪切问题的级数解

利用奇异函矩形域反平面剪切问题进行了位移与剪应力分析。主要考虑了局部线性分布载荷的3种形式，给出了矩形域在边界上作用纵向载荷时的级数解答。     

紊流场中水翼的涡激振动分析

本文提出一种新的置于船尾流中水翼涡激振动的数值模拟方法,以湍流粘性系数代替运动粘性系数,将Ｏｓｅｅｎ奇异子片分布在二维水翼型线上,取Ｏｓｅｅｎ奇异子边界元法解作为ＮＳ方程的迭代初值,这种方法使得Ｏｓｅｅｎ奇异子边界元法与水域有限差分法的组合行之有效。模拟计算解释了水翼处在尾流场中会因参数设置不当产生发散的或等幅的涡激振动,并被试验从定性上核证。     

任意多点共圆平面的Delaunay三角剖分在水动力数值模拟中的应用

针对任意多点共圆平面的Delaunay三角剖分问题提出新的计算方法,在不改变原点集的条件下找到任意Delaunay三角形后,随即判断其外接圆上是否存在其他的共圆点;在找到共圆点后,采用简单策略生成共圆点所围区域的三角网格,并对给定原始边界穿越共点圆的情况进行算法讨论。该算法在水动力数值模拟过程中增加的计算量较少,能取得较好的数模计算效果。     

基于高频连分式与有限元法的水下结构瞬态分析方法

本文针对水下结构与无限声学水域的流固耦合问题,建立了基于比例边界有限元法(SBFEM)连分式和有限元法(FEM)的瞬态分析方法。该方法分别采用SBFEM高频连分式和FEM方程模拟无限水域和水下结构等有限域。基于其耦合项,建立了连分式与FEM耦合公式。通过数值算例,讨论了连分式阶数对计算精度的影响,比较了连分式法和SBFEM卷积积分的计算效率。数值结果表明高频连分式可准确模拟无限水域的高频特性,并随着连分式阶数的增多,可合理模拟无限水域低频特性。该方法继承SBFEM的精度高、离散单元少等特点,又避免了其卷积积分,提升了计算效率,为水下结构瞬态响应分析提供了一种高效方法。     

海底管线附近底床侵蚀平衡剖面的湍流数值模拟

本文建立了模拟海底管线附近底床侵蚀平衡剖面的垂向二维数学模型.对其中的三个关键性问题--复杂边界下的湍流场计算、泥沙底床侵蚀动边界平衡剖面的确定--分别采用有限元数值方法求解改进的κ-ε双方程湍流模式、预网格剖分的边界拟合技术和基于壁面律计算剪切应力结合泥沙临界起动切应力准则进行判别的方法进行处理.为检验数学模型的可靠性,文中将数值模拟结果与实验资料进行了对比,结果显示:本文建立的数学模型能够比较准确的模拟出侵蚀平衡剖面的形态并揭示了侵蚀发生的机制.同时也表明经Shih等改进的κ-ε湍流模式适合于海底管线附近湍流场的数值计算;预网格边界拟合技术是处理复连通域下活动边界问题的有效方法;管线附近泥沙底床的侵蚀平衡剖面主要受底床附近切应力的控制,临界起动切应力判别准则在该问题中的应用是合适.     

港口海岸工程波浪数学模型综述

对目前常用于港口工程的波浪数学模型进行了回顾和比较。结果表明，Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ模型和缓坡方程模型均可模拟港口海岸较小水域复杂地形条件下的波浪变形。对于港外大范围缓变地形水域，抛物型方程模型传统的折射模型则更可靠。     

三角形网格自动生成技术的应用

经过对文献 [1]方法的改进 ,考虑到海岸河口海区、河道、湖泊、水库等水域的特点 ,提出了一个在水动力、水环境数学模型中十分适用的三角形网格的自动生成技术 ,编制了三角形网格自动生成通用程序