含动边界非结构化自适应网格生成方法研究

在处理包含运动边界的流体运动时,由于边界的运动而引起网格的变形,对精度和计算步长造成严重的影响,该文讨论了当网格变形严重后对网格重新修正的方法,主要包含以下几个内容：常用的生成 非结构化网格的方法,即阵面推进法和Delaunay方法,利用自动插点的Delaunay方法生成 二维三角形网格以及网格的自适应过程,采用网格再生成技术解决含动边界网格的变形问题。     

一种复杂边界河流污染模拟的二维贴体网格划分方法

在天然河流的流场和污染物输移的数值模拟中,河流网格划分是一项非常重要的任务.由于天然河道的边界往往比较复杂,若采用规则的网格划分方法,很难做到与实际岸线准确拟合,而贴体网格在处理边界问题方面具有一定优势,因此常常用来对复杂边界河道进行网格划分本文采用泊松方程,结合边界点的滑移生成贴体网格,探索一种能够较好地对复杂边界二维河道进行剖分的方法,并用于某河流的污染事故模拟,证明该方法是成功有效的.     

一种改进的区域增长三角剖分方法

传统的区域增长三角剖分方法很难保证含有尖锐边界的物体表面网格剖分的正确性,针对这一问题,本文提出一种改进的区域增长三角剖分方法。通过引入并计算边界边的权值来确定网格生长的方向,网格生长过程是由权值小的边逐步扩展到权值大的边,从而实现物体表面由"平坦"到"不平坦"的剖分过渡,并且相应的网格拓扑操作及队列更新机制保证了边界边队列的正确性。实验表明,该方法能生成反映原始物体表面形状的三角网格,并成功实现了对含有尖锐边界的物体表面的三角剖分。     

激波诱导圆柱运动数值模拟

该文采用基于含有运动边界自适应非结构网格点的显式有限体积方法求解Euler方程，提出了一种运动边界的数值处理方法，对激波诱导的圆柱运动进行了数值模拟。由于物体的运动，物体边界附近的网格将发生变形。对运动边界附近严重变形的网格采用局部网格重新生成的方法进行处理。采用HLLC方法来处理运动边界问题，计算并比较了气流流过静止圆柱和圆柱在静止流场中运动2种情形。结果表明，应用HLLC方法处理运动边界是可行的。     

MPC中分块耦合与边界正交的贴体网格生成

在计算ＭＰＣ模块多分支联接的流场时，网格划分的分块耦合技术可使网络线与边界成任意角度，这样既能实现网格线与边界正交，也能保证了分界处网格光滑连续，还可实现对内场网格的疏密控制，应用贴体网格生成方法，分别生成了引射喷管和排气总管的二维网格，证实了该方法的可行性。     

MPC中分块耦合与边界正交的贴体网格生成

在计算ＭＰＣ模块多分支联接的流场时，网格划分的分块耦合技术可使网格线与边界成任意角度，这样既能实现网格线与边界正交，也能保证在分界处网格光滑连续，还可实现对内场网格的疏密控制．应用贴体网格生成方法，分别生成了引射喷管和排气总管的二维网格，证实了该方法的可行性     

空间板壳结构的有限元网格自动生成

本文对空间板壳结构的有限元网格自动生成进行了研究,讨论了结构整体网格的拼合及可展曲面的网格自动生成等问题,并提出了一个新的二维三角形网格自动生成算法,算法具有精确拟合边界、多连通域处理及局部网格加密等功能.     

交贯隧道边界元数值模拟中的网格剖分方法

分别分析了三维情况下隧道表面结构化和非结构化网格的生成原理.主要通过对隧道表面进行分块,采用映射方法先在平面内进行非结构化三角网格剖分,然后依据断面的拟合插值函数投影到几何体表面,形成隧道表面的非结构化三角网格剖分.在交贯隧道边界元数值模拟计算中实现了交贯隧道表面网格中交贯点的快速追踪查找,解决了交贯隧道表面交贯处的网格剖分衔接问题,并且通过在VB环境下的OpenGL编程,实现了网格剖分的可视化,并得到了符合边界元计算所需的网格单元节点数据.     

基于STL的约束不完全Delaunay四面体剖分

基于STL(STereo Lithography)文件描述的实体造型,应用插入多边形操作技术对实体表面进行二维Delaunay三角网格剖分,形成空间离散点集和新的约束边界;采用换面操作方法实现离散点集的Delaunay四面体构型;采用四面体外接球心和内切球心加权平均的坐标点加密四面体网格;在边界恢复操作中,采用2D-3D联动优化的方法实现边界一致性恢复,对难以恢复的局部区域,放弃Delaunay 空球准则,进行特殊处理,从而实现表面约束的不完全Delaunay四面体剖分.实例表明所提出的算法具有很好的适应性.     

副油箱从机翼分离流场的数值模拟

采用非结构网格的方法对含有动边界的流场进行数值模拟，非结构动网格的生成采用了改进的弹簧方法和局部网格重新生成相结合的方法，在网格局部重新生成时，采用了阵面推进方法.以基于格心的有限体积法为基础，空间二阶精度，网格单元边界处守恒量通量的计算采用Hanel方法.分别采用四阶Runge-Kutta方法、GMRES方法求解基于ALE形式的Euler方程对振动的NACA0012翼型绕流进行了计算，两种方法都是可行的，其中GMRES隐式方法计算的结果与文献中结果以及实验结果吻合较好.对副油箱从机翼分离的过程进行模拟，给出的副油箱运动趋势和风洞实验结果相吻合.     

对实物平板前缘区域流动特性的探讨

通过建立以平板为例的实际物体动模型与实验相比较的计算分析，指出了在平板流动小雷诺数区域内普朗特边界层理论值与实验值不符的原因，阐明了对实物进行界层研究时考虑头部初始效应的必要性。     

船体绕流计算网格自动生成研究

应用保角变换函数和多项式拟合函数，建立了覆盖船体表面及其外场的数值计 算网格自动生成的数学模型和计算机程序。此项研究的主要贡献为：应用边界层薄层 理论计算结果控制网格的总体扩展，应用边界层速度剖面的指数分布律控制网格的局 部扩展；从而保证了计算网格的有效性。可用于船体势流与粘性流的绕流计算，也可 用于船型的计算机辅助设计。     

过流阻水建筑物在二维平面水动力数值模拟中的处理方法

基于实际过流阻水建筑物的过流特性,利用内边界法、等效过流糙率修正法和等效过流地形修正法修正过流能力,以达到与真实过流特征等效的目的。通过应用于二维水动力数值水槽模型,比较分析3种方法在恒定流和非恒定流条件下的水位及流速计算效果。结果显示,内边界法和等效过流糙率修正法能如实反映过流阻水建筑物的过流和周围区域的流场特征,等效过流地形修正法因局部地形变化,模拟的流速和水位发生突变,误差相对较大。     

水流强度对淹没式方桩局部冲刷特性的影响

为研究不同水流强度作用下淹没式方桩的局部冲刷特性及流场变化,开展了非均匀沙条件下的桩基局部冲刷试验,分析了桩周的冲刷地形、冲刷深度变化规律;利用OpenFOAM对不同水流强度下的桩周流场进行了模拟,讨论了桩前马蹄涡、桩周回流和下降水流的分布特点。结果表明:在清水冲刷条件下,桩周的冲刷坑深度、沙丘高度和受冲刷影响区域大小均随水流强度的增大而增大;在平衡冲刷地形下,高水流强度冲刷后桩周流动更加复杂,冲刷坑内的涡流强度大幅度提高;当水流强度接近1时,粗颗粒泥沙对细颗粒的屏蔽效应会在一定程度上影响桩周最大冲刷深度。     

对三柱体绕流流场和压力场的研究

采用边界元方法对三柱体绕流问题进行了研究,得到了速度场、内点的压力场及边界的压力分布;为了提高计算的精度,在边界积分离散化时采用线单元法,并用混合单元法对边界角点进行了处理,计算表明结果是合理的。     

圆柱绕流的LBM模拟

Lattice Boltzmann Method(LBM)是一种近年来发展的一种数值方法。它具有并行效率高,边界处理简单的特点。本文采用一种能对曲线边界进行较好处理的方法,用LBM对Re=100圆柱绕流进行了计算,计算结果和经典结果一致。进一步,对柱群间复杂流场做了模拟,结果表明,此方法在处理复杂边界是有效的,并且具有较好的并行效率。     

船体三维边界层计算的初值确定

为了研究绕船舶后体粘性绕流计算方法，提供了一个实用、简单和准确预报船舶前体边界层的方法。该计算由简化的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程、三维传输补充方程、幂指数速度分布函数、表面摩擦律和一个积分数值计算方法组成．计算实例表明，沿船长自首部 ７０％的范围内，数值计算结果同高阶理论所给出的计算结果以及同Ｌａｒｓｓｏｎ给出的测试结果符合良好。     

考虑流动边界影响的气井非达西效应评价

基于高产气井向井流的流动规律，从描述非达西流动的Forchheimer二次方程出发，建立了考虑非达西流动边界影响的产能方程，给出了相应的非达西流动系数与表皮系数的计算方法，从而完善了由稳定试井评价气井非达西流动效应的方法。流动边界对非达西流动系数影响的分析结果表明，当非达西流动半径与井筒半径可比时，忽略该流动边界影响，非达西流动系数明显偏大，会导致高估非达西流动效应。实例计算结果证实了非达西流动边界对非达西流动效应评价有显著影响。     

气体离心机取料支臂附近流场的数值模拟

为研究气体离心机取料支臂附近的流动状况,数值模拟了取料支臂附近的流场。采用矢量分裂的有限体积法求解不同出流条件下的N av ier-S tokes方程。采用二阶总变差减小原理,捕捉激波,同时将支臂外部和内部的流动结合起来进行计算。讨论了激波和气体粘性对流场的影响。得到了不同取料情况下的流场分布图像。结果表明:所采用的计算格式很好地捕捉到了激波和边界层,验证了计算方法的有效性,为数值模拟实际离心机支臂附近的流动状况和支臂损耗的计算打下了基础。