计算流体力学网格划分方法的现状与发展

网格划分方法和技术的不断发展,促进了计算流体力学技术的进步。本文分析了国内外网格划分方法和技术的现状,并对一些有代表性的方法进行评述,最后提出了网格划分方法的发展方向。     

基于交通指数聚类的路网区域动态划分

针对宏观路网区域交通状态预报需要首先产生路网区域的需求,提出了一种新的基于交通指数聚类的路网区域动态划分方法。首先对整个城市路网进行网格化划分,将路段划分为从属于某个网格的子路段;然后,计算每个网格的交通指数,提取网格特征,从而得到样本特征矩阵;接着,利用k-means~(++)聚类算法对样本特征矩阵进行聚类,得到初始聚类标签,并对其中奇异网格的聚类标签加以修正;最后,得到划分后的路网区域。为了验证该方法的性能,利用上海市的GPS数据对上海市进行了路网区域的划分,并与不同聚类方法的结果进行了对比。结果表明,新方法对路网区域划分的精度及稳定性均有所提高。     

ABAQUS软件下流场网格划分对仿真结果的影响

以同一个二维舱段模型为研究对象,以全水域统一网格为标准,分别采用有四面体网格过渡层的三层网格划分方法和采用绑定方法的无过度层两层网格划分方法对水域进行划分,使用ABAQUS软件作仿真计算,对各种划分方法进行对比分析,得出可用于代替全水域统一网格的划分方法,为大模型仿真计算作网格缩减提供参考。     

网格划分对铸嘴型腔流场有限元分析的影响

采用四边形自由网格和四边形映射网格2种不同网格划分方法,分别对一种小型双辊铝铸轧机上的铸嘴型腔的内部流场进行了2维有限元建模和计算分析,并对这2种不同网格划分模型的计算结果进行比较,从对称性、收敛性和计算过程误差分析3个方面,证明映射网格方法是一种具有较高精度的网格划分方法,并从理论上对2种方法存在的结果差异进行简要分析.在流体有限元分析中,采用映射网格不仅有助于减少由于网格划分带来的计算误差,还能防止运算发散,有利于获得更精确的结果.当模型比较复杂,几何形状很不规则,无法在模型中全部采用映射网格划分时,要多使用映射网格,少用自由网格,以减少由于网格划分带来的有限元分析的误差.     

散体桩复合地基固结有限元网格划分效应分析

对单桩影响范围内的散体材料桩复合地基开展了细致的三维固结有限元分析.首先将桩及桩周土体进行不同的网格划分,得到不同计算工况.然后将各工况固结度解答和孔压解答与解析解进行对比,得到不同网格划分所引起的误差及其显著度.最后结合散体桩的固结特性及其承载机理深入探讨了上述网格效应,并得到:网格划分带来的误差随固结的发展而减小;网格划分对固结度结果的影响与孔压计算结果的影响不一致,孔压误差在深度方向和水平方向有差异;3种网格划分误差源中,桩周土体水平面内网格划分效应显著,是误差主要来源;地基深度方向的网格划分对地基总体固结度计算影响不明显,但对浅层孔压结果影响较大;桩体网格划分对固结计算影响较小,在有限元分析固结时桩体横截面可用一个单元来刻画.上述结论可用来指导有限元分析时进行合理的网格划分.     

空间有限元网格自动划分的方法

本文介绍了利用计算机编程，对空间有限元计算所需网格进行划分的一种方法，并给出了有关计算公式，从而为空间有限元计算提供了网格、节点和单元的信息．作者使用该方法对内燃机某些零件进行了有限元网格划分，结果表明该方法简单可行．     

改进的低轨凝视传感器覆盖性能网格分析方法

针对天基低轨预警系统主要任务是对导弹目标的中段进行探测和跟踪,研究了低轨凝视型传感器空间覆盖问题。首先根据凝视传感器作用距离和光轴转向建立了不同高度下凝视传感器覆盖模型;然后针对网格分析方法的不足,改进了网格划分规则,推导了在不同纬度下网格划分的经度间隔、纬度间隔、网格划分精度之间的函数关系,基于典型覆盖性能指标提出了空间覆盖分析和计算流程;最后通过仿真得出星座对特定空间的覆盖特性,结果证明了空间覆盖模型和改进的网格点仿真方法的有效性。     

三维计算模型的网格划分及可视化平台的开发

以计算导体模型表面电流及磁场分布为例,对三维计算模型的网格划分原理、系数的确定方法以及均匀和非均匀网格的划分方法进行探讨,开发了完整的三维模型的网格划分及可视化平台.实验采用工业生产中真实的汽车和飞机模型,结果表明该平台能够对复杂几何模型进行网格划分及三维无闪烁显示.该平台的实现对于开发更为完备的三维建模软件提供良好的基础.     

基于弹簧质点模型的自由曲面四边形网格平面化研究

为实现对自由曲面的平面四边形网格划分,提出了一种基于力学模拟的网格优化算法,建立了包含杆件长度的约束力、边界固定质点约束力、曲面对质点的吸附力、网格平面化作用力的弹簧质点计算模型.首先,采用映射法或其他方法对曲面进行初始四边形网格划分,在获得曲面的初始网格划分的基础上根据不同网格性能的侧重要求,计算出相应的弹性系数k_(ij)、边界约束刚度k_c、对网格点的吸附刚度k_m、平面化控制系数p_c,建立以平面化为目标的网格弹簧质点模型,通过动力松弛法,经多次迭代得到平面化网格;然后结合四边形平面化指标,以流畅性指标和均匀性指标对网格进行质量综合评价,同时引入网格偏离指标对网格的形状进行控制;最后,进行了算例验证,算例表明,弹簧质点平面化网格计算方法可以很好地适应自由曲面,通过调整参数,在一定条件下可使网格平面化的许允误差限制达到合理范围,同时可以兼顾流畅性和均匀性的要求.     

一种有效的三维网格自动划分方法

在结构化网格离散方法的基础上,利用自然三次样条函数插值法给出了一种有效的三维网格自动划分方法,该方法同时完成建模和网格划分,较好地解决了对于具有多分界面三维复杂矿体的建模和网格划分问题,为有限元数值方法更好地应用于采矿工程问题提供了有力工具·     

海量空间数据点四边形网格优化

在基于海量数据点的四边形网格的曲面重建过程中,四边形网格的划分质量直接影响到曲面重建的精度,在海量空间数据点四边形网格的生成的基础上,提出了网格的优化方法.详细论述了网格质量的定义,网格拓扑优化,几何优化方法;在网格拓扑优化中,通过优化边界边、固定边界边的网格以及网格单元、网格角度的处理,最大极限的满足网格中每个节点的度为4;在几何优化方法中,通过调整网格顶点的位置,达到调整网格形状的目的.本优化算法采用网格拓扑优化与几何优化相结合的循环方式进行,提高了网格的质量,最后给出了网格优化实例.     

四边形网格的优化处理研究

介绍了海量空间数据点四边形网格划分算法.由于原数据模型的数据点分布有时不是均匀的,因此在网格生成过程中,尽管是依据优化因子生成的网格,但是为了整体网格生成的推进,有时也会产生凹四边形或退化为三角形,因此需要进行优化处理,从四边形网格的形状和边界的优化2个方面介绍了网格形状的优化过程,给出了算法的运行结果.     

自动生成四边形网格的方法及其在数值模拟中的应用

采用间接方法生成四边形网格,首先利用改进的两点前沿推进法把计算区域剖分成三角形网格,然后采用插点和细分的技术生成单元全部是四边形的网格,通过边互换、删点和局部插点技术进一步光滑平顺,得到适用于数值计算的网格。剖分结果表明,该方法能够在任意二维平面区域内自动生成全四边形网格,并能生成光滑过渡的局部加密网格和贴体性较好的边界层网格。该方法具有算法简单,计算量少的特点。利用所生成的网格对计算传热学中的典型算例-方腔自然对流进行求解,计算结果与基准解吻合,网格质量能够满足数值分析计算的要求。     

基于水平扫描线算法的STL模型三维网格化

借鉴快速成形技术中的分层切片思想，针对立体光刻（STL）表面模型，提出一种高效、稳定的三维网格自动生成算法．首先，将STL模型沿Z向剖切成叠层的二维切片环；然后，采用水平扫描线算法离散各层二维环区域，生成均匀、连通的矩形网格；最后，将各层中所含的小矩形沿Z向拉伸至各自上一层高度，从而将表面模型重构为立方单元组成的三维网格．实际算例显示：基于该算法的三维网格自动生成程序可以在保证网格高精度的前提下，有效地提高计算效率，并降低空间复杂度．     

Effects of Porosity on Structure and Performance of PP Meshes for Reparing Pelvic Floor Defects

Currently, polypropylene （PP） synthetic mesh is a kind of common material used for pelvic floor＇s repairing and reconstruction. The repairing mesh is generally made with different hole shape and size. Porosity is one of the most important indicators of PP mesh. Two different-structure PP meshes are selected through adopting corresponding target density in the heat setting process for meshes owning different porosity. Then performance and structure of two kinds meshes with different porosity are tested. The results showed that： the increase of porosity leaded to the decreases of meshes＇ thickness, tensile strength and bursting strength. Meshes＇ bending stiffness was reduced and they became softer, but there was no significant change in suture pulling-out force, which maybe associated with the large aperture of PP meshes.     

格宾网筋材的绞边强度特性试验研究

为研究不同绞边方式及不同网孔尺寸下格宾网的绞边拉伸特性,参考欧洲标准(EN10223-3:1997),采用自行设计的绞边试验装置,对网孔型号为60 mm×80 mm和80mm×100mm的A与B两类绞边方式的格宾网片进行绞边拉伸试验,分析比较各自的力学特性,并讨论绞边拉伸破坏的典型破坏模式.研究结果表明:与B类绞边方式相比,A类绞边方式的格宾网片绞边拉伸强度较大;根据格宾网的破坏形态,绞边拉伸破坏可分为3种典型破坏模式,即绞边钢丝被拉出破坏、网丝的拉断破坏以及绞边钢丝部分被拉出后网丝被拉断破坏;绞边质量与绞合在端丝上的钢丝缠绕圈数、紧密程度有关;网孔尺寸、钢丝直径及绞边质量均是影响格宾网的绞边拉伸力学特性的重要因素.研究结果可为加筋格宾结构物的设计、施工提供参考.     

Effect of Manufacturing Parameters of Lightweight Hernia Mesh Material on Its Mechanical Properties

The traditional synthetic polypropylene(PP) meshes for hernia surgical repair were controversial due to increasing postoperative complications,including chronic pain,infection and shrinkage.These morbidities may be related to a mismatch of mechanical properties between abdominal wall and the meshes.The aims of this study were to design a large pore,lightweight and anisotropic hernia mesh material and explore the influence of pulling density on mechanical properties of experimental hernia mesh materials.The hernia mesh material included A,B,and C samples knitted by RS4 EL warp knitting machine with 16 E gauge.The results showed that the mechanical properties of hernia mesh materials met the requirement of anisotropy in abdominal wall tissue.With the pulling density increased,bursting strength,uniaxial tensile strength and suture pulling out force tended to increase,while tearing force was no significant difference.Sample C showed superior physical and mechanical properties.     

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．     

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.     

三角网格的融合与优化及其在电磁散射计算中的应用

为实现数值计算中复合模型的三角网格融合、优化电磁散射计算,提出基于三角形求交、面元内角控制的网格模型融合与优化算法.通过两个独立模型中三角面元的交点计算和模块内点云的Delaunay剖分,获得初始融合网格,再通过查找、消除畸形面元来优化融合后的网格.一系列模型的测试表明,在保持网格采样信息与几何外观的前提下,本文所提出的算法可稳健、有效地实现不同网格密度、不同结构特征的三角面元模型融合,去除畸形面元减少网格面元数目.