基于网格无关性与时间独立性的数值模拟可靠性的验证方法

数值模拟的可靠性验证是判断数值模拟可信度的重要方面。本文以水力旋流器一般研究中的纯水相仿真和多相流仿真为例,对数值模拟中的可靠性验证方法进行研究,探究Gambit下网格模型划分、网格质量检验方法、Fluent仿真方法、仿真中的边界条件设置方法、相关参数计算方法,并以此为基础对数值模拟可靠性验证中的网格无关性与时间独立性检验方法进行研究,分析了网格数量与时间步长对水力旋流器压力、速度、流量模拟结果的影响特性,探讨了网格数量与时间步长的确定方法。研究结果表明:以60 mm水力旋流器为例,网格数量不应低于15万;流量的计算较压力、速度的计算对时间步长具有更高的要求,一般精度要求下,计算压力、速度,时间步长不宜低于0.005 s,对于流量计算及压力、速度的高精度计算,时间步长不宜低于0.0001 s。     

物性参数对封闭腔体自然对流数值模拟的影响

采用两种不同的物性参数处理方法对不同温差下的封闭方腔内自然对流进行数值计算,研究瑞利数Ra从103～106之间时,封闭方腔内空气的流动换热规律,将所得到的数值模拟结果与研究文献做了对比分析,验证了其方法的准确性,同时对比分析了利用多项式考虑气体物性参数随温度变化情况下的数值模拟结果.计算结果表明,在所计算的问题中,小温差下把热物性参数设置为常数可以一定程度上减小计算量,加快计算收敛速度,但在大温差下,物性参数设置为常数计算将造成计算结果相对误差较大.     

多重网格方法在通风空调气流数值模拟中的应用

多重网格方法（ＭＧＭ）具有较快的收敛速度．本文讨论了全近似完全的多重网格方法（ＦＡＳ－ＦＭＧ）在三维室内气流数值模拟中的应用．通过对计算实例的结果分析,表明它的收敛速度比单层网格迭代法提高了３～４倍,并明显地改善了收敛过程的稳定性．     

多面体网格在船体绕流计算中的应用

为了验证多面体网格在船体绕流、特别是存在自由面的高速船体绕流计算中的有效性,将多面体网格应用于动网格中,基于多面体网格对DARPA Suboff潜艇进行了数值计算;基于混合网格和动区域法对一种高速单体穿浪船进行了数值计算,并将数值计算结果同水池实验结果进行了对比.研究表明:同四面体网格相比,多面体网格能有效减少非结构网格的单元数量,并能用更少的网格单元获取相似甚至更好的计算结果;多面体网格在潜艇绕流计算上的应用效果非常好;结合Robust(Octree)网格生成方法可改善多面体网格的正交性和分层性,进而能够更好地捕捉波形和飞溅;混合网格结合动区域法可以将多面体网格应用于包含船体运动的数值计算.     

分离涡模拟k-ε湍流模式及在火灾模拟中的应用

为了构造一种使用较少网格并能获得流动主要特性的湍流计算方法,根据分离涡模拟(detached-eddy simulation,DES)方法的一般性定义,发展了一种基于k-ε两方程湍流模式的DES方法.用该方法代替FDS软件中的亚格子应力模式构造的DES求解器被用来对湍流强迫对流问题和单室火灾问题进行数值模拟.计算结果与大涡模拟的结果和实验数据进行对比.强迫对流问题的计算结果与实验数据吻合得非常好,用较少的网格取得了比使用较多网格的大涡模拟方法更好的结果.用该方法预测的单室火灾问题的速度分布与实验结果非常接近,但是预测的温度分布则较差.这可能是由于该数值方法缺乏较好的湍流燃烧模型所致.     

基于非结构化网格的三维大地电磁自适应矢量有限元模拟

基于能够模拟复杂模型的非结构化网格,提出基于矢量单元的三维自适应有限元大地电磁模拟算法。其过程是:利用残差型的后验误差算子初步估算粗网格上的单元误差,通过加密误差超过限定的单元,生成新的网格;对新的网格重复上一步过程,从而得到更加精确的数值结果;重复迭代过程直到计算结果的精度达到预定要求为止,从而生成最优化的有限元网格;基于COMMEMI 3D-1 MT模型的数值模拟,验证本文算法的正确性。研究结果表明:通过自适应的网格加密和迭代求解过程,本文算法可以产生迭代收敛的数值结果,计算结果具有较高的精度。     

求解不可压缩流动的一种新算法

在Jameson有限体积法的基础上发展了一种模拟不可压流动的数值方法。该算法用四步Runge-Kutta时间推进法直接求解非线性的动量方程,充分利用了良好的非线性收敛特性,并从连续方程出发推导了求解压力的方程,解决了压力与速度的耦合问题。最后用该方法在同位网格上,对二维平板边界层流、二维顶盖驱动方腔层流及二维扩压器管道湍流进行了数值模拟。计算结果与理论值、标准解及试验数据进行了比较分析,从而证实了该方法对模拟不可压流动的适用性,并显示出了编程简单、易于推广、计算效率高等优点。     

DLR-F6翼身组合体跨声速阻力计算

采用美国航空航天学会阻力测试小组提供的多块对接网格,结合Spalart-Allmaras、Wilcox’sk-ω和Menter’s k-ω SST三种湍流模型,通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程、数值模拟DLR-F6翼身组合体的流场来研究阻力计算精度,考查网格和湍流模型对翼身组合体构型气动特性的影响.结果表明:三种湍流模型得到的机翼表面压力系数分布与实验数据吻合良好,气动力随攻角的变化趋势与实验结果一致;Spalart-Allmaras模型得到了网格收敛结果,所得阻力优于其他软件的结果;网格密度对阻力有影响,对机翼表面压力系数分布无明显影响;湍流模型对机翼表面压力系数分布的影响主要体现在激波位置上,对升力影响较小,对阻力(尤其是摩擦阻力)影响显著,对翼根处的流动分离有一定影响;在跨声速流动中,Menter’s k-ω SST模型的结果最接近实验数据.     

多重网格在黏性流动最小二乘等几何模拟中的应用

针对最小二乘等几何方法模拟黏性流动时条件数大、迭代法收敛速度慢的问题,提出了基于多重网格技术的加速方法。计算中自动生成一系列疏密不同的网格,在最密网格上用最小二乘等几何方法将Navier-Stokes方程离散为代数方程组,用多重网格方法作为独立求解器或共轭梯度法的预处理器迭代求解所得到的代数方程组。对雷诺数为100、400、1 000和2 500的顶盖驱动流进行了数值模拟,计算中进行23次迭代可使方程组的余量降低10个数量级,流动特征量的计算误差在1%以内。计算结果表明,通过多重网格技术加速迭代,提高了最小二乘等几何方法模拟黏性流动的计算效率。     

液体飞溅及冲击壁面问题的分析

剧烈运动的液体中飞溅出来的液团对壁面冲击会引发容器的安全性问题,为此该文对液体飞溅及冲击壁面问题的数值模拟方法进行了研究.综合各种运动界面数值模拟方法,建立了液团飞溅的临界条件.基于动能定理以及弹性力学的Boussinesq解和Flamant解分别导出了三维和二维轴对称情况下壁面冲击载荷计算公式.将该方法应用于液态金属快中子增殖堆的假想堆芯破损事故分析,结果与多个程序的计算结果较好吻合,说明该方法是可行的.     

漫谈网格与网格技术

文章论述了网格的体系结构、网格协议Globus工具包，对不同网格在体系结构和须解决问题上需要的关键技术作了分析，并结合实例阐述了网格与网格技术的应用。     

网格计算的应用

介绍了网格计算的概念,实现网格计算的关键技术以及现实中网格计算工作。根据目前网格计算发展的现状,对网格计算需要解决的问题作了阐述,并对网格计算技术在我国的应用前景作了分析。     

网格及网格体系结构的研究

介绍了网格的基本概念、特点和功能分类,阐述了一种重要的网格体系结构——五层沙漏结构,同时对网格技术在国内外的发展现状作了分析。     

基于服务的网格应用开发平台

针对网格服务工作流应用开发模式的不足,提出了基于服务的网格编程的思想——将具有协议标准性、开放性、跨平台性等特点的OGSA网格服务,抽象成类似传统编程语言API的编程接口,以供应用开发使用．基于该思想,从网格应用开发的角度研究了基于服务的网格应用开发平台应具有的特点,设计了一个四层结构的基于服务的网格应用开发平台．该平台具有终端用户易用性,并提供了对用户透明的容错机制和针对应用特点的自动优化机制．     

网格体系结构研究

目前,网格体系结构主要有五层沙漏结构和OGSA．它们存在标准化程度低、动态性不足、分布的透明性差、应用开发模式复杂等问题．为解决这些问题,提出一种新的网格体系结构——基于虚拟计算机的网格体系,这种体系具有标准化程度高、动态性好、应用开发容易等特点,可为网格计算提供开发简单、高度分布透明的单一计算机平台．     

基于知识网格的知识发现模型及应用设计研究

概述了知识网格和并行分布式知识发现,介绍了基于知识网格的知识发现的模型,对网格环境下知识发现应用进行了设计。     

基于Globus网格服务开发的研究

随着信息时代科学技术的迅猛发展,如何提供强大的计算资源,如超级计算能力,海量存储处理能力,网络通信能力等,已成为计算机界的一个热点问题.网格技术的提出使解决这一问题成为可能,而如何把这些计算资源通过网格服务提供给网格使用者又成为一个新的研究课题.本文通过对网格技术和网格支撑平台G lobus的分析和研究,详细介绍了网格服务的开发流程及网格服务的调用过程,并给出了寻找素数的网格服务开发实例.     

基于SOA的网格制造单元构造方法

为解决动态、分布与异构制造资源的集成与共享,实现合作伙伴间的商务协同、制造协同、供应链系统,讨论了网格化制造模式下网格制造单元的构造和抽象过程.网格制造单元划分为设备网格、信息系统网格和知识网格,设备资源通过构造层的抽象封装成设备网格,基于J2EE和Microsoft.net的软件系统和数据库被封装成信息系统网格,在此基础上,运用知识和服务流技术,构建知识网格.     

网格系统的组成与体系结构分析

网格是新型的分布计算和协同工作环境.在讨论网格特点的基础上,阐述了网格系统的组成和必须提供的基本功能,着重分析了以服务为中心的开放网格服务体系结构(opengridservicesarchitecture)的设计,指出网格体系结构是网格建造的核心.     

基于三维角点网格模型的现今地应力有限元模拟

设计并实现三维角点网格模型的现今地应力有限元模拟方法。利用角点网格, 建立储层三维精细模型。应用网格转换算法, 将网格转换为对应的三维有限元网格模型, 采用有限元法模拟地应力场的分布。采用网格转换逆向方法, 将模型重新采样至对应的角点网格地质模型, 为后续数值模拟等流程提供数据支持, 从而保证流程的连续性和数据的一致性。通过X工区和Y工区两个油田实例数据, 模拟工区应力场分布。对比分析表明, 模拟值与实测值匹配性较好, 证明了方法的准确性和有效性。