三维船体自由面贴体网格的数值生成

本文开发了一种用于任意船型的可讨论自由面对船体粘性流场影响的三维船体贴体网格的自动生成程序。文中所采用的三维船体贴体坐标系将不固定在随时间运动的自由表面上，以预估的最大波高来限制自由面网格的区域，通过内插或外插来满足自由面上的边界条件。该模块的特点是网格生成的计算量相当小，尤其能极方便地控制自由面在船面附近的网格密度以及船面附近的网格间距，以Ｓｅｒｉｅｓ６０船模作为计算算例，其网格生成的质量是相当     

带自由面三维船体周围粘性流场的数值模拟

采用有限体积法通过求解不可压缩的雷诺平均(RANS)方程,数值模拟了包括兴波的三维船体周围的粘性流场,湍流模式使用了子网络尺度模式(SGS)和Baldwin-Lomax模式相结合的混合模式.对于自由表面的处理,应用了任意拉格朗日-欧拉方法,网格采用了不仅与物体表面贴体,而且与自由表面贴体的动网络,即随着自由表面的变化要不断重新划分网格.虽然此方法需要很长的计算时间,但能较好地描述船体的兴波情况.计算了系列60船模在Fn=0.316,Re=1.9×106时带自由面的粘性流场,计算结果与试验结果吻合较好.     

实际流体中船体绕流流场的理论计算

对于无限水深非定常不可压缩粘性流体，计入非线性自由表面边界条件的船体绕流，根据薄边界层理论和Ｐｏｉｓｓｏｎ压力方程，应用有限差分数值方法，计算绕船体流场参数及其阻力。以ＳＳＰＡ７２０模型进行了考核；其结果表明同有关计算方法具有相同的精度量级，可作为低雷诺数下流场计算的数学模型和数值方法。     

船舶CFD结构化网格自动生成技术的开发

为提高船舶黏性流场计算流体动力学(CFD)数值计算的效率,开发了带自由面三维船舶黏性流场CFD计算用网格自动生成软件.该软件可实现三维船体曲面模型导入、计算区域划分、结构化网格生成及边界条件设置等操作的自动化完成和参数化控制.以某集装箱船模校验程序,并在阻力性能和自由表面波高分布等多方面将数值计算结果与试验结果作对比.结果表明,该软件所生成网格在保证船舶阻力性能预报足够精确的同时,生成效率得到极大提高.     

三维扭曲叶片贴体网格生成的多网格—强隐式方法

采用直接求解偏微分方程组的方法生成具有复杂扭曲规律的三元离心叶轮贴体网格坐标.在数值求解中采用了三维强隐式方法和多网格技术,大大提高了数值计算的收敛速度.用本方法生成的三维贴体网格,具有网格线光滑性好,并可较方便地控制网格曲线的分布规律等优点,可用于三维粘性流场和跨音流场计算网格的生成.     

重大件货装卸动态仿真系统中船体三维网格自动生成算法

为了准确描述三维船体图形，应用累加弦长的三次参数样条函数理论，给出了一种船体表面三角形网格的自动生成算法，该算法不仅可以完成型值各站型线的等弦长插值，而且能够在沉船上方向的任意位置上进行站的加密，在此基础上，建立了具有高度真实感的重大件货装卸动态仿真系统，并对系统的主要功能做了简单介绍，实践表明，通过该系统可以迅速，准确地提供吊装，绑扎和衬垫等各种装运方案。     

内燃机进气管道三维分块结构化贴体网格生成

利用分块粘接技术生成了多缸内燃机进气管道三维分块结构化贴体网格．粘接技术可方便地实现任意多个块的粘接，生成复杂流动区域的整体网格．网格生成方法在分块生成网格时能保证穿过分界面上的网格线是光滑连续的，并且每块区域可根据流场特性来各自布置网格疏密，从而提高了流场流动分析中前处理环节的效率和精度．     

内燃机进气管道三维分块结构化贴体网格生成

利用分块粘接技术生成了多缸内燃机进气管道三维分块结构化贴体网格．粘接技术可方便地实现任意多个块的粘接，生成复杂流动区域的整体网格．网格生成方法在分块生成网格时能保证穿过分界面上的网格线是光滑连续的．并且每块区域可根据流场特性来各自布置网格疏密，从而提高了流场流动分析中前处理环节的效率和精度．     

流道形状对PDC钻头头部流场影响的数值模拟

利用计算流体力学对两种不同流道形状的PDC钻头头部的三维流场进行了数值模拟.流场的网格划分采用混合网格形式,保证了计算精度和计算速度的要求.对两种钻头模拟结果表明,流道形状的改变对钻头流场存在较为明显的影响.通过对钻头表面和流场中截面的静压云图和速度矢量图的对比分析表明,改变了流道形状的钻头2的流场明显优于钻头1的流场,且模拟结果得到了实验的验证.     

滑移网格法在滑阀三维瞬态流场解析的适用性分析

在滑阀换向过程的三维有限元解析中,由于流固耦合造成其网格大变形,出现三维瞬态流场解析发散的问题.提出了面向滑阀三维瞬态流场解析的滑移网格法,即通过在静止网格与动态网格间用平行滑移网格连接构建三维解析模型,以避免瞬态流场解析中动态网格反复重构所造成的计算发散问题,实现滑阀换向过程的三维瞬态流场解析.研究以某液压挖掘机多路阀回转联为对象,以液压元件动态特性试验台试验结果为基准,对比平稳工况条件下的解析值与实验结果,验证了滑移网格法在滑阀三维瞬态流场解析中的适用性,为建立挖掘机动态载荷与其阀芯结构形态间的动力学映射关系提供了工程化表达路径.     

快速生成三维非结构网格的一种方法

提出了快速生成三维非结构网格的一种方法。在（ｘ１,ｘ２,ｘ３）构成的三维曲线坐标系中,该方法只需在任意选定的一个拟Ｓ１面（即由ｘ１,ｘ２所张成的曲面）上生成非结构网格,而其它拟Ｓ１面上的网格是通过空间映射来完成的。所生成网格的总特点是在拟Ｓ１面上为非结构三角形网格,而沿ｘ３方向上具有结构网格的特征,因此,所生成的网格属于五面体单元。在拟Ｓ１面上生成网格时,采用分区生成技术,即在近壁面区生成以Ｏ型网格为基础的三角形单元,在远离壁面区采用本文发展的一种高效快速生成非结构网格的方法。该方法改进了Ｂｏｗｙｅｒ－Ｗａｔｓｏｎ算法,通过合理的配置网格尺度分布函数来保证整个拟Ｓ１面上非结构网格生成的质量,并借助于堆栈搜索技术,大大提高了计算效率。整个三维程序用Ｆｏｒｔｒａｎ语言编制,大量的计算表明：该程序能够快速高效地生成满意的三维非结构网格。     

Towel 形域到方形域的全局同胚网格生成法

给出了一种把任意维Ｔｏｗｅｌ形域映到方形过渡域的映射；给出了此映射是全局同胚的充分性条件和对应此映射的数值网格生成的迭代方法．对于Ｔｏｗｅｌ形域的一种较特殊情况，本文给出了相应的结论．最后，还给出数值网格生成的例子．     

MPC模块三维分块贴体网格的耦合生成

采用分块耦合技术生成了ＭＰＣ模块多分支联接的三维非正交贴体网格，为进行流场计算作了必要的准备．所介绍的网格生成方法保证了在分块生成网格时穿过分界面的网格线是光滑连续的，并且可通过边界面上网格疏密或者规定边界面上网格线之间的夹角来控制内部区域的网格疏密．     

网格Peclet数和网格尺寸对对流扩散方程差分格式精度的影响

用泰勒级数展开法对对流扩散方程中的扩散项进行了理论分析,从而证明对于给定的差分格式,不仅网格Ｐｅｃｌｅｔ数不能任意选取,而且网格尺寸也不能随意设定。用四种格式对一维有源对流扩散方程进行了计算,结果表明网格尺寸对差分格式精度的影响比网格Ｐｅｃｌｅｔ数更明显。为了得到真实可靠的结果,所用差分格式的阶数愈高,相应的网格尺寸就必须愈小。二阶以上的高精度迎风差分格式与二阶迎风格式相比,并无明显的优势,建议一般不必要采用二阶以上的高精度差分格式。     

交错网格下的有限控制容积多重网格计算

在有限控制容积法和速度 -压力修正的基础上 ,引入多重交错网格算法及非线性方程的全近似格式 ( FAS) .相邻各重网格之间的主变量及其相应控制容积上的残值分别通过双线性插值和求和的方法传输信息 .所有方程 ,包括压力修正方程 ,都以同等方式参与多重网格循环计算 .该方法使应用广泛的交错网格算法很容易扩展成多重网格算法 ,有效地提高了收敛速度 .以二维空穴驱动层流为例 ,测试表明收敛速度可以提高 4～ 2 5倍 .给出了空穴、旋转流动交错多重网格的数值计算结果及其 Particle Image Velocimetry( PIV)全场实验测量结果的对比 .数值计算很好地再现了旋转流动的旋涡特性     

三维振荡船体贴体网格的生成

应用保角变换手法生成了三维振荡船体周围的贴体网络，这种随物体一起振荡的正交网格，可减少坐标转换后所产生的许多交叉项，并简化变换后的求解方程从而减少计算工作量，提高求解精度高。     

分析三维随机介质目标散射问题的SMCG方法

应用稀疏矩阵规则网格(sparse matrix canonical grid，SMCG)法分析了三维随机介质目标的电磁放射问题.用矩量法术解介质放射体的体积分方程时，根据放射体离放单元间场相互作用的强弱，将阻抗矩阵分解为近区强相互作用的稀疏矩阵和远区弱相互作用的补充矩阵、在用共轭梯度法迭代求解矩阵方程时，将格林函数在规则网格点上进行泰勒级数展开，进而可利用快速傅里叶变换计算弱相互作用矩阵与待求向量的乘积，而强相互作用矩阵与待求向量的乘积可以直接计算、文中对几种不同情况的随机介质目标的远区放射场进行了计算，结果表明SMCG法的计算结果与满阵矩量法的计算结果吻合良好，而所需的计算机内存和计算量却大为减少．     

船体三维厚边界层理论计算

将描述船体粘性绕流的完整的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程简化为部分抛物线模式，辅以Ｃｏｌｅｓ速度剖面和Ｈｅａｄ渗入方程，应用流线坐标系中的积分－差分算法，求解绕船体三维边界层的流动参数。对于船模ＳＳＰＡ ７２０的考核计算表明，自船首９０％的船长范围内，有关边界层参数的计算结果同相应测试值符合得令人满意。本文为船体粘压阻力与近尾流场计算提供了一个有效的数值方法。