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.     

充填过程ALE自由面追踪及网格生成方法

在ALE框架中提出了一种用于成型充填过程有限元数值模拟的自由面追踪及网格生成方法,用于确定自由面网格点移动的附加方程以自适应形式引入,适用于不同形状复杂腔体充填数值模拟中的自由面追踪．充填域变质量体系的实时网格生成过程简化为特定时刻移动自由面附近区域的多边形三角化过程,因而大大减少了网格处理所需的计算量．针对充填过程的特点提出了局部Laplacian光顺方法,有效地改善了网格质量．分析了不同类型的自由面节点碰壁方式并提出了相应的处理方法．给出了一个典型腔体中充填过程的数值模拟结果,证明了所提出的自由面追踪及网格生成方法的有效性．     

基于Delaunay准则的三维网格自动插点算法

提出了一个新的三维网格自动插点算法 .该算法充分利用Delaunay的空圆特性来计算新点的位置并插入新点 ,维护三角化的Delaunay性质 ,使得生成的四面体网格和实体的几何边界完全保形 .该算法生成的四面体具有较好的性质和良好的密度分布 ,还采用了新的插点算子———线段插点、子面插点和四面体插点     

基于Delaunay准则的三维网格自动插点算法

提出了一个新的三维网格自动插点算法。算法充分利用Ｄｅｌａｕｎａｙ的空圆特性来计算新点的位置并插入新点,维护三角化的Ｄｅｌａｕｎａｙ性质,使得生成的四面体网格的实体的几何边界守全保形。该算法生成的四面体具有较好的性质和良好的密度分布,还采用了新的插点算子－线段插点、子面插点和四面体插点。     

非线性横荡的数值计算和模型试验

本文用时间步进和边界元法,对在静水中由静止开始作横荡运动的三维柱体的流体动力问题进行了数值模拟,并在日本大学作了相应的模型试验.在计算中,自由面采用拉格朗日网格,物面和自由面的交界点同时满足其边界条件,外边界用不给定方向的单波假定.数值计算结果和模型试验结果吻合较好.     

三体船斜航流场与操纵性位置导数面元法分析

以三体船操纵运动水动力预报为背景,采用势流理论有升力三维面元计算方法,计算分析了不计兴波斜航下三体船的操纵运动水动力导数．计算得到了三体船不同侧体位置布局下斜航运动时的船体表面压力分布、横向力以及转首力矩等数据．根据计算结果,分析三体船侧体位置布局对主体附近流场和受力的影响情况,以及侧体布局对三体船操纵性水动力、操纵运动特性的影响．研究结果表明片体布局对三体船流场分布、横向力和转首力矩有重要影响．     

基于网格的地质断层可视化三维建模方法

文章提出了一种基于三维网格的含断层的地质体建模方法。该方法根据钻孔数据建立三维网格来模拟地层面,依据断层数据来计算断层面方程和断层的断距,最后,结合所得的三维网格数据、断层面方程和断距,通过OpenGL生成模型。该方法能有效降低含断层地质体建模的复杂程度,有较强的适应性,所给实例展示了该方法的实际建模效果。     

近自由面三维振动水翼的水动力分析

采用非定常面元法对近自由面三维振动水翼进行势流数值分析.在数值计算中,将Rankine源和偶极子置于边界面上,用时间步进法模拟水翼的势流场和自由表面波形.在自由面采用线性自由面边界条件,在尾涡面上布置偶极子及采用尾涡存储效应以满足库塔条件.确定了数值计算模型和相关参数,对不同展长的水翼在不同浸深、不同航速和不同振动频率...     

基于三维网格单元的等值面梯度抽取法

针对三维网格等值面抽取中存在的二义性问题,提出三维网格单元等值面梯度抽取法.本算法利用梯度在三维网格单元外表面计算等值点,勾勒等值面轮廓,而后以添加网格内等值点方式明确等值面在网格内部凹凸方向,提出映射后Delaunay三角面片提取法,在二维空间完成等值面抽取.为减少计算及绘制所需存储空间,采用调整步长及合并阈值的方法控制输出三角面片数量.实验结果证明,该算法可一次性抽取等值面准确轮廓,克服了Marching Cubes算法的二义性,生成面片可真实描述三维网格内部等值面走势,通过调整参数保证了等值面精度,降低了存储代价.     

深浅水中高速三体船兴波阻力数值计算

采用三维Rankine奇点一阶面元法,考虑非线性自由表面边界条件,计算了深水和浅水条件下的Wigley三体船定长直航运动兴波水动力.通过改变航速和片体之l-日J的纵向及横向间距,分析了兴波阻力随航速和片体间距的变化规律,得到了片体问最佳相对化置.将计算结果与Wigley三体船的试验结果进行了比较,结果令人满意.     

结构块域贴体坐标网格的数字生成

本文在单一矩形变换域巾体坐标网格生成方法的基础上，提出了结构块域贴体坐标网格数字生成方法，很好地解决了复杂几何形状，以及复杂拓扑结构的物理域变换问题，也为计算流体力学实施并行算法提供基础。     

正交贴体坐标系的生成

本文使用在一对相邻边界上可任意选定边界网格点的数值方法,通过逐次求解拉普拉斯方程组,成功地生成了非对称渠槽中的正交贴体坐标系.这种方法不必引入任何经验性因子或构造某些特殊函数,即可将不规则的物理图形转化为变换平面中单位面积的正方形.本文在给出求解原理和较详细的数值计算过程的基础上,展示了非对称渠槽截面正交贴体坐标系生成的结果和各种误差变化过程,并对该方法的应用前景进行了讨论.     

定边界点二维正交曲线网格的数值生成方法

使用一种可以在边界上任意确定网格点的方法生成二维正交曲线网格．结果表明：该法以求解拉普拉斯方程组为基础，物理概念明确，且无需构造“合并”或“聚集”控制函数，使得方程离散简单，经验性因素降低；该法网格线与边界的正交性良好，可随意控制网格的疏密度，而且利用这一特性可将分汊区域或多连域分割成多个单连域分别进行求解，使几何图形复杂的计算区域网格的生成得到简化．     

典型标准水面船型阻力和黏性流场的计算

本文通过采用PISO(Pressure Implicit with Splitting of Operators)算法求解不可压缩RANS方程,对两类典型标准水面船型阻力和黏性流场问题进行数值计算验证.其中自由面的模拟采用单相Level set方法,湍流模式选取SST k-ω模型.首先以标准数学船型Wigley船为例,进行网格收敛性验证,讨论分析时间步长的选取和壁面网格参数的确定对计算结果的影响,为复杂问题的求解提供经验参考;然后在合适的网格及时间步长下计算不同Froude数(Fr)时Wigley船体受到的总阻力系数、摩擦阻力系数、船体表面波高图等,并分别与模型试验结果和经验公式估算结果对比,结果吻合很好,从而验证了该算法的可靠性.此外,还模拟计算了第二类标准船型DTMB5415的阻力系数和黏性流场,总阻力计算结果与实验结果吻合很好,船体波高图与实验结果相比稍有误差.数值计算结果和分析充分证明本文算法和计算程序的可靠性.     

渗流问题数值模拟计算的新方法

采用边界拟合坐标系，取渗流区域的边界为坐标线（二维问题）或坐标面（三维问题），用 Ｔｈｏｍｐｓｏｎ法将不规则渗流域转变为规则域，从而在规则域上求解转变后的渗流方程．避免了在不规则域上划分单元及迭代运算中生成新网格的繁琐过程，尤其对三维有自由面的无压渗流问题，本方法具有精度高而工作量小等优点。     

舰船气泡尾流数值模拟

摘要：
以韩国船舶与海洋工程研究所(KRISO)的集装箱船KCS（KRISO Container Ship）模型为研究对象,以通用
计算流体力学(CFD)软件FLUENT为平台,进行了基于流体体积（VOF）两相流模型的KCS带自由面黏性流场数值模拟;将自由面固化,对自由面以下水体进行了基于混合物多相流（Mixture）模型的KCS气泡尾流场数值模拟,探讨了Realizable k ε（R k ε）两方程模型和雷诺应力模型对气泡尾流计算的影响.计算所得结果定性正确,验证了与自由面法向速度梯度相关的气泡卷吸模型及相应求解方法的适用性. 关键词：
多相流; 舰船; 气泡尾流; 数值模拟 中图分类号： O 359.1
文献标志码： A     

一种基于B样条的船体及自由面面元生成方法

面向基于Rankine源的3维面元法,提出了一种船体及其周围自由面的面元划分方法.采用双3次B样条表达船体曲面,利用广义截面更好地描述船体首尾部形状;通过2次重构截面曲线解决了曲线相容问题;采用参数化方法,对船体表面及不同形状自由面区域进行划分.通过调整参数划分,能够方便地修改面元网格的密度,以满足计算的要求.     

二维网格快速生成的一种方法

本文提出一种快速生成二维贴体曲线网格的方法，即几何生成法．通过由区域边界简单代数插值得到预网格的节点坐标，建立起一一对应关系．然后根据网格疏密要求重新调整得到最终结果．与求解Ｐｏｉｓｓｏｎ方程得到坐标网格的ＴＴＭ法进行比较，用本法生成快速、布局较为合理，且能任意地调节疏密，这为流体力学中应用Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程进行数值计算提供了方便．     

三峡升船机的水动力计算

以加速度势为待求变量，在水动力学线性理论的框架下，建立了承船厢在升降过程受到加速度激励时，厢内流体和船体运动的求解方程，考虑了流体和船体运动间的耦合效应，问题用边界元方法求解；利用Green函数的一种几何约束，减轻了场点与源点重点时造成的奇异性，以及流域角点处确定立体角的麻烦，对自由表面的网络进行了特殊的划分，可适应多艘船舶在自由面上任意布置的情形，通过对程序进行多方面的验证，表明文中的理论和数值计算是合理的，可以用之于三峡升船机总体数值模拟的计算。