三维有限元网格自动生成算法及算例

本文介绍了两种三维有限元网格自动生成的算法,可用于任意三维实体结构、多连通区域和具有任意形状母线的旋转壳体的三维网格自动生成。并给出了采用这两种算法进行结构有限元网格自动生成的算例。     

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Markov链使用模型的加速统计测试方法

为了提高软件统计测试的效率,使用较少的测试资源达到测试目的,提出了一种基于Markov链使用模型的软件加速统计测试方法.该方法通过均衡软件测试成本和软件投放后的失效风险,以软件平均总费用最小为目标,基于重要抽样技术的加速测试机理,采用交叉熵方法生成最优(或近优)测试剖面,同时给出了一种新的统计测试充分性判定准则,最后根据生成的最优测试剖面自动生成统计测试数据集.仿真实验结果表明,相对于传统的统计测试方法,使用交叉熵方法的加速统计测试方法能有效地降低软件总费用,显著增加关键操作的测试次数,是一种快速有效的加速统计测试方法.     

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.     

复杂地质体三维数值建模方法研究

针对建立复杂三维地质体模型难度较大的问题,提出了一种有效的建模方法。该方法是以钻孔柱状图为原始资料,首先利用SURAPC软件生成岩层等高线,然后使用CAD和ARCGIS软件生成了网格点坐标,接着在ANSYS中建立实体建模并划分网格,从而建立有限元模型,再利用接口程序在FLAC3D中生成计算模型。最后,以甘肃窑街煤电集团天祝煤矿三维建模为实例,验证了该方法的可行性和有效性。     

波前法有限元网格生成中Sch（o）nhardt类多面体的剖分

基于推进波前法实现三维有限元网格自动生成中,在网格生成的最后阶段,不可避免地遇到Schnhardt类型多面体,波前三角平面找不到相应顶点,从而导致有限元网格自动生成的失败.本文通过移动剩余多面体某个顶点的方式,使Schnhardt多面体的某一边成为凸边,并给出了问题的解决方法和具体的递推算法.     

复杂组合气道三维分块结构化贴体网格的生成

给出了螺旋与切向气道相组合的进气系统结构网格生成的一种拓扑分块方案及实现过程,求解椭圆型方程生成各块内三维网格,用Hilgenstock方法修正源项,并利用分块粘接技术生成了组合进气管道三维分块结构化贴体网格．计算算例表明该网格拓扑分块方案以及生成方法可以对组合气道流场的流动进行较好地模拟．     

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。     

波前法有限元网格生成中Schnhardt类多面体的剖分

基于推进波前法实现三维有限元网格自动生成中 ,在网格生成的最后阶段 ,不可避免地遇到Sch nhardt类型多面体 ,波前三角平面找不到相应顶点 ,从而导致有限元网格自动生成的失败 .本文通过移动剩余多面体某个顶点的方式 ,使Sch nhardt多面体的某一边成为凸边 ,并给出了问题的解决方法和具体的递推算法     

网格模拟环境中统计分析技术研究

在对现有的典型网格模拟系统的统计分析功能进行分析比较的基础上,提出了一种包括数据的获取、统计和分析的方法,并且在网格模拟系统JFreeSim中加以实现.该方法针对网格模拟器中性能分析问题,在稳态模拟条件下,根据统计分析实体对其他各个实体的监控信息,制定统计量,并依据制定的评价指标和算法对统计量进行了分析比较,给出了比较结果.该方法通过给出可能存在的性能瓶颈,为分析各种不同的场景下网格系统及算法的性能和可扩展性提供了有效手段.     

势流函数正交网格生成方法

基于流函数和势函数自然正交的数理特性,采用有限元法直接求解流函数和势函数方程,生成正交网格.结果表明,所生成的网格具有正交性好和网格疏密易于调整的优点,尤其是对于复杂几何区域流场的计算更显优越性.     

自动网格形状测试技术

采用网格投影和亚象素技术，成功地进行了自动网格法的三维形状自动测量．提出了一种新的网格点分割法——全场阈值函数法，加快了分割速度，提高了分割质量．并且还提出了一种利用网格相邻位置关系进行搜索编码的新方法，解决了大变形或含空缺点网格点阵的自动编码和匹配问题．通过对标准斜面和圆柱面进行的实测研究，验证了自动网格形状测试法可以快速自动地进行高精度测量．文中给出了部分实验结果     

基于发电机组最大调节速率的电网负荷指令调度优化

随着新能源发电的大规模并网,电网平稳运行受到日益严峻的挑战,为充分利用火电等功率可调机组的自动发电控制(automatic generation control,AGC)功能,加快对电网负荷指令的调整,抑制新能源发电波动带来的电网功率偏差,提出一种基于机组最大调节速率的电网负荷指令优化调度方法.首先,对机组实发功率历史数据分段线性表示获得机组调节速率样本,基于调节速率样本分布估计机组最大调节速率,其中采用贝叶斯估计判断样本分布的稳定性;然后,以最短调节时间为目标建立负荷指令调度线性规划模型,求解确定了按机组最大调节速率进行电网负荷调度的策略;最后,通过工业和仿真案例,并与传统负荷分配方法对比,验证了所述方法的有效性.     

改进TM法控制贴体网格节点分布的研究

在分析微分方程法控制网格节点分布方法的基础上，对改进的ＴＭ法控制网格生成进行研究，并以柴油机ＭＰＣ排气管分支为例，用改进的ＴＭ法生成二维贴体网格．应用实例表明，增加角度控制参数后，该方法能对复杂区域生成合理的贴体网格     

二维各向异性非结构化网格的自动生成与应用

根据生成适体坐标网络空间变换的思想，结合Delaunay非结构化网络生成技术，实现了各向异性非结构化网格的生成。部分算例表明，通过给定测度矩阵，可以控制生成预期的网格。 针对各向异性导热问题的控制容积有限元法（CVFE）离散数值计算表明，用各向异性网格比各向同性网格收敛快。     

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。     

大型储罐的三维点云精简方法研究

针对大型储罐三维点云数据散乱、冗余点多等影响计算机显示及容积计算的问题,改进了一种储罐三维点云精简算法。该方法先利用均匀网格法,将待处理的三维点云数据分割成若干小栅格;然后根据随机抽样一致(random sample consensus,RANSAC)算法对每个栅格中的点云数据建立球模型,以保留特征点并滤除冗余数据点,达到精简点云的目的。将该方法与传统的均匀网格法和非均匀网格法进行对比,实验结果表明该方法在保证较高精简率的情况下可以更好地保留储罐点云数据特征。     

对流扩散反应方程基于坐标变换的高阶紧致差分格式

基于非均匀网格,提出了一种求解一维定常对流扩散反应方程的高精度紧致差分格式。首先采用坐标变换方法将原方程由物理空间的非均匀网格转换为计算空间的均匀网格,然后给出一阶导数和二阶导数在均匀网格上的中心差分逼近式,并结合变换后的方程,得到了定常对流扩散反应方程具有四阶精度的紧致差分格式。最后,通过数值算例验证了该方法的精确性和高分辨率的特点。数值实验结果表明,对于所研究问题,该方法较不进行坐标变换而直接在物理域上建立的非均匀网格上的高阶紧致格式具有更高精度。     

飞行器操纵面嗡鸣的非结构网格并行计算方法

为了数值模拟飞行器操纵面的嗡鸣现象,在集群计算机MPI并行计算环境下建立基于三维非定常欧拉方程耦合结构运动方程的嗡鸣计算方法.气动流场求解采用基于非结构网格的中心有限体积法进行空间离散,时间推进采用双时间方法,结构运动方程采用Adams预估校正方法求解.针对翼面与操纵面缝隙间存在的网格运动问题,在非结构网格系统上采用Delaunay图映射方法实现网格的运动变形.最后,使用飞行器操纵面标准嗡鸣计算模型对计算方法进行验证,结果表明:所建立的并行计算方法正确,程序具有很好的计算效率,能够对飞行器操纵面嗡鸣进行高效的数值分析.     

基于Mortan码的地形简化方法研究

对于基于网格的三维地形来说，其DEM网格的数目直接影响计算机的存储资源、数据的存取速度以及三维地形的显示速度。作者提出了一种根据Mortan码编码的思想来实现地形网格简化的方法，该方法首先根据Mortan码编码规则对原始数据进行简化，然后利用简化的数据绘制地形，绘制地形时进一步根据Mortan码编码规则对地形网格画片简化。这种方法的优点是能够在保证不降低网格精度的情况下实现网格DEM数据的压缩以及三维地形上面片的简化。将该方法应用于荆江某地区三维地形的动态显示上，取得了比较理想的效果。