基于三角形网格的无量纲最小二乘有限元法及其应用

利用最小二乘有限元法计算二维流体场需要采用四边形网格，而仅采用四边形单元剖分含有角环、圆角和尖角等复杂结构的电力装备二维仿真模型时往往出现网格畸变。为此，本文提出了一种基于三角形网格实现最小二乘有限元的方法，即在三角形剖分网格上再处理得到四边形网格，从而实现最小二乘有限元法计算流体场。为验证所提方法的有效性，论文分别对方腔模型和带有角环等复杂结构的变压器单分区模型进行了数值计算，并分别与规则四边形网格下的最小二乘有限元法和Fluent计算结果进行对比。对比结果表明本文所提出的网格处理方法可以实现含有复杂结构电力装备的二维流体场仿真。     

一种新的四边形的生成算法

Q-Morph算法在用Delaunay方法形成三角网格的基础上，利用已有的网格拓扑关系，提出一种新的四边形生成算法。采用边界推进法来生成四边形网格。该算法生成的网格具有边界敏感性和方位不敏感性，并且能极大地减少网格中不规则点，很大程度上提高了网格质量。     

一种改进的二维平面区域三角形化的前沿推进法

结合两点前沿推进和三点前沿推进法，提出了一种改进的二维平面区域前沿推进式三角形网格生成算法。交替使用两点前沿的生点连点和三点前沿的补充连点方法，避免了两点前沿算法中许多重复无效的操作，提高了算法的计算效率，同时网格保留了两点前沿推进法的局部最优特点。网格剖分实例计算表明，当网格单元数很多时，该文中提出的方法较两点前沿推进法省时50％以上，提高了质量优良的网格单元比例，并可以剔除质量极差的网格单元。利用背景网格信息可生成各向异性的、贴体性较好的网格，并可以保证第一层网格节点至边界的距离基本相等。     

基于渐变网格剖分方法的再生混凝土细观数值试验

细观上,把混凝土看成是由骨料、砂浆以及它们之间的界面等组成的多相复合材料,对于光滑的球形骨料,预先进行镶边处理,并在此基础上首先对封闭域形成表面单元,然后采用拓扑映射的渐变网格剖分方法往里拓扑成四面体单元网格,按同样方法依次生成界面单元网格和砂浆单元网格,删除表面单元和多余节点后形成混凝土试件的三维细观有限元网格模型。采用该细观有限元模型进行再生混凝土的单轴压缩数值破坏试验,结果表明,该网格模型在单机环境下很快的就能完成数值试验,与以往的自由网格剖分法和映射网格剖分法生成的细观有限元模型相比不仅在计算规模上大大缩小了,而且模拟的破坏形态与实际非常吻合,精度也很高。     

一种改进的二维平面区域三角形化的前沿推进法

结合两点前沿推进和三点前沿推进法 ,提出了一种改进的二维平面区域前沿推进式三角形网格生成算法。交替使用两点前沿的生点连点和三点前沿的补充连点方法 ,避免了两点前沿算法中许多重复无效的操作 ,提高了算法的计算效率 ,同时网格保留了两点前沿推进法的局部最优特点。网格剖分实例计算表明 ,当网格单元数很多时 ,该文中提出的方法较两点前沿推进法省时 5 0 %以上 ,提高了质量优良的网格单元比例 ,并可以剔除质量极差的网格单元。利用背景网格信息可生成各向异性的、贴体性较好的网格 ,并可以保证第一层网格节点至边界的距离基本相等。     

基于带约束前沿推进的四边形网格生成方法

针对当前各种Q-Morph算法在生成四边形网格的过程中容易产生残余三角形这一缺陷,提出了一种带约束的前沿推进算法.该方法是一种基于前沿推进思想的Q-Morph算法,由当前前沿生成两条侧边和一条顶边,并删除其内部的三角形,从而将三角形网格合并生成一个四边形网格,并在前沿推进的过程中加入了约束条件,从而可以有效地避免残余三角形的产生,提高了算法的效率和最终生成网格的质量.数值实验表明,该算法能够全自动生成质量较好的四边形网格.     

一种全四边形网格生成算法

提出了一种全四边形网格生成算法．该算法先离散区域的边界，然后从边界开始向内部生成网格，根据边界上相邻节点内角的特征采用不同的生成策略．实现时进一步采用局部处理的方法，效率较高．由于只考虑区域的局部特征，网格质量较好，通用性较强．最后给出了网格生成的实例．     

基于GIS的计算网格和地面信息数据自动生成技术

计算网格(ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＧｒｉｄ)的生成和地面信息资料(如高程、土地利用等)的获取是大气和海洋等数值模拟中的一项重要工作。这项工作的成效,不仅影响到数值模拟的工作效率,也影响到计算网格设计的合理性和地面信息资料的精确性,从而关系到数值模拟结果的科学合理性。本文针对传统网格确定及数据获取方法的费时、不灵活等缺陷,采用ＧＩＳ技术对网格自动生成技术和格点资料自动获取方法进行了探讨。1　计算网格和地面信息数据获取的一般方法及评价大气的数值模拟中常采用规则区域,计算之前先确定网格分布及网格点上的地面高程…     

有限元网格自动剖分方法及其在工程中的应用

介绍了一些特殊曲面的网格自动生成方法,从有限元网格的生成规律出发给出了三次样条曲线在网格划分中具体形成的方法。利用该方法建立了汽车车身有限元模型并进行了有限元网格剖分,以该汽车车身有限元网格剖分数据为基础对汽车车身进行了动力计算,给出了前几阶振动频率和振型。     

一种改进的Delaunay三角形化剖分方法

提出了一种基于Bowyer Watson算法的平面区域Delaunay三角化剖分的改进方法。它结合了前沿推进法的内部结点生成技术和Delaunay联点网格生成技术 ,使得每插入一点所破坏的单元尽可能地少。采用适当的数据结构 ,使Delaunay搜索过程限于局部 ,算法大为简化 ,易于编程 ,浮点计算量少 ,同时也避免了使用函数递归调用。采用在基网格上定义网格步长的办法控制网格的疏密 ,使网格疏密易于控制。几个算例表明 ,该算法是行之有效的。     

曲面均匀网格轮式行进生成法

提出一种新的曲面有限元网格生成方法,将曲面边界离散相邻节点连接构造线段序列,并从序列中的线段出发,以线段的空间位置为依据,构造圆,再利用该圆在曲面上布点筛选求取网格节点,生成单元,使节点一单元一线段交替生成,该方法实现了曲面均匀网格的自动生成,网格质量良好,适用于不同形式的曲面,具有很大程度的通用性,有利于解决有限元分析建模的瓶颈之一——曲面网格自动生成问题。     

转子叶片有限元网格生成方法及准静态分析

结合航空发动机转子叶片,讨论了复杂形体自动生成合理的有限元网格所遇到的困难和常用方法的优缺点及其改进途径.针对问题的几何特点,提出子块串联2D编号、广义四边形、复杂曲面节点坐标插值等实用方法.对于实际叶片的准静态有限元分析表明,上述方法弥补了通用网格自动生成方法的某些不足,比较简单、有效,可以在复杂形体有限元剖分时保持良好的单元形状,在自行研发的专用有限元程序设计中有普遍应用价值.     

运用三维动网格技术模拟计算离心泵的非定常流动

 运用三维动网格技术,对离心泵非定常流场进行数值模拟。使用Fluent流动软件的Profile文件定义叶轮计算域边界面的转向和转速,将所有计算域设在同一个惯性系中。采用弹簧光滑法、动态分层法及局部网格重构法3种方式实现计算域网格变形。在同样的计算模型、计算网格、初始条件、边界条件及软件设置条件下,将动网格与传统的滑移网格计算结果进行了对比。计算结果显示:在经历约5个叶轮旋转周期后,两种计算网格数值结果趋于一致,但动网格的迭代速度几乎是滑移网格迭代速度的3倍。原因是动网格计算仅在一个惯性系中进行,新旧网格节点的拓扑关系保证了良好的计算精度和时间上的连惯性;而滑移网格计算因多参考系之间的数据对接影响了时间上的连贯性、降低了迭代速度。研究表明采用动网格技术可实现水泵的三维非定常流场数值模拟,具有较强的通用性和广阔的应用前景。     

STL格式的PIM仿真软件前处理系统

在粉末注射成形(PIM)仿真软件的前处理部分,需要由三维CAD实体模型生成三角形网格.为了实现PIM仿真软件的前处理系统,提出了一种生成三角形网格的算法,它从STL格式文件中获取网格边界,并且将边界离散化,然后由离散化的边界点自动生成有限元网格.根据该算法,实现了粉末注射充模仿真软件MoldFill的前处理系统,给出了一个网格生成的实例,在实例中生成节点865个,三角形单元1752个,占用CPU时间0.125s.此算法可以适应任意形状的单连通或多连通域实体,较好地解决了前处理系统的网格生成问题,对于同类型的CAE仿真软件开发具有参考价值.     

有限元网格自动生成中的网格加密新方法

提出了一种新的网格加密方法．给出了网格密度控制的有关参数的具体定义，这些参数一般附着在目标Ｂ－ｒｅｐｓ表述中的拓扑要素上．说明了在网格加密过程中处理边界曲线离散、区域内布点及点插入等问题时所采用的有关方法，所给出的实例表明了所提出的网格加密方法的性能．     

采用非结构化网格求解颗粒流的一种数值方法

离散颗粒模型是计算稠密颗粒两相流的一种重要模型,该模型通常采用硬球模式描述颗粒间的作用。提出一种在二维非结构化网格下结合硬球模式求解颗粒群运动的数值方法,对颗粒间的碰撞检测策略进行了优化,通过对颗粒采用局部移动的方法大大提高了计算的效率。数值算例显示在颗粒粒径小于网格尺度时,该方法能适应多种类型的网格,这为进一步实现不规则区域下稠密颗粒两相流的数值模拟奠定了基础。     

多连通域三角剖分的网格推进法

提出了一种有限元网格的自动生成算法．方法包括三部分：１）用单元尺寸长度控制生成网格的疏密分布;２）通过对内节点及其相邻前后内节点角度的判定生成新的节点和单元;３）对内节点循环的控制来保证网格向内推进并收敛．研究了网格性能改善的方法．整个程序应用面向对象设计方法．结构明了,需要人工输入的数据量少,生成网格的质量较高．     

基于形体中轴的全四边形有限元网格自动生成算法

空间任意形体均可由形体中轴和中轴半径重构.本文在任意区域的形体中轴生成的基础上,提出了一种应用中轴半径函数及其变化,生成全四边形有限元网格的新算法———排梯法.应用结果表明,本算法可生成接近正方形的高质量的网格,且算法简单,易于编程,能大大提高有限元计算效率和应用范围.