离心泵四面体网格质量衡量准则及优化算法

针对网格优化过程中边界网格质量难以控制的问题,提出一种新的网格优化算法.通过数值计算分析了不同质量衡量准则对劣质单元及其单元形状变化评判效果的等价性问题,对各衡量准则所耗费的时间进行了对比,在此基础上选用一种最优的衡量准则推导出了错误函数,并将该函数作为基于优化光顺的目标函数,目标函数中包含有考虑边界网格质量和内部网格质量的函数项,且为函数项添加了一个权重系数,从而实现了边界网格单元质量的控制.经某离心泵叶轮算例验证表明:优化后网格单元质量系数趋于0的劣质单元全部被消除,网格的整体质量得到了显著提高;随着权重系数的增加,边界的平均网格质量有所提高.     

有限元计算中疏密网格间过渡单元的构造

连接密网格与疏网格的过渡单元对有限元计算结果的精度有较大的影响。为了提高有限元计算的精度,对于等参实体单元的网格中变节点数过渡单元,提出了本质上相同的两种修正方法——修改插值函数法和引入虚拟节点法。实现了过渡单元与所连接单元间位移的协调性,并保证了它们之间刚度的匹配性,从而使之能够满足有限元收剑准则。所提出的方法在数值实现上简单易行。计算结果与解析解一致,与ＡＤＩＮＡ法相比,精度有很大的提高。     

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。     

基于渐变网格剖分方法的再生混凝土细观数值试验

细观上,把混凝土看成是由骨料、砂浆以及它们之间的界面等组成的多相复合材料,对于光滑的球形骨料,预先进行镶边处理,并在此基础上首先对封闭域形成表面单元,然后采用拓扑映射的渐变网格剖分方法往里拓扑成四面体单元网格,按同样方法依次生成界面单元网格和砂浆单元网格,删除表面单元和多余节点后形成混凝土试件的三维细观有限元网格模型。采用该细观有限元模型进行再生混凝土的单轴压缩数值破坏试验,结果表明,该网格模型在单机环境下很快的就能完成数值试验,与以往的自由网格剖分法和映射网格剖分法生成的细观有限元模型相比不仅在计算规模上大大缩小了,而且模拟的破坏形态与实际非常吻合,精度也很高。     

WASS电离层网格算法在低纬地区的误差分析

对不同纬度的8个GPS观测台站得到的数据,采用广域增强系统(WASS)电离层网格算法计算了斜向电离层时延,并将计算结果同实际观测值之间的差别进行了统计分析.结果表明:在中高纬地区,WASS电离层网格算法的精度很高,但是在纬度较低的地区存在着较大的误差,产生这种误差的原因是由于低纬电离层中的电子浓度较大并且存在较大的经向梯度变化.为了减少这种误差,可以在低纬地区增加广域基准站的数量、缩小电离层单元网格的尺度等方法.     

河床演变计算中二维网格生成

采用椭圆型方程生成网格,网格的初始解由代数方法给出,讨论了系数选取对网格疏密调整的影响。变换的椭圆型方程用Ｇａｕｓｓ－Ｓｅｉｄｅｌ迭代,并辅之以超松驰加速收敛,分析了收敛准则对计算时间,网格光滑性及精度的影响,最后对复复杂边界的水库生成了符合要求的曲线网格。     

复合裂纹的应力强度因子有限元分析

讨论裂纹尖端的应力应变与应力强度因子的关系,建立计算复合型裂纹应力强度因子的有限元方法,应用有限元分析软件ANSYS计算Ⅰ型裂纹和Ⅱ型裂纹的应力强度因子以及裂纹尺寸和载荷对应力强度因子的影响。研究结果表明:ANSYS解与解析解很接近,误差很小,验证了复合裂应力强度因子计算方法的有效性;ANSYS解在裂纹较大和较小时误差相对较大,这主要与划分网格的精度有关,裂纹较大时网格不够密,裂纹较小时网格产生变形的影响,可以通过增加网格精度来减小计算误差。     

数值流形方法中的网格重分技术及其应用

研究了网格重新划分的判断准则及新网格系统的自动生成,采用Sherpard形函数提出了新旧风格信息传统的参数传递方法,给出一种通用的,适合二维刚塑性分析的网格重划分方法,数值算例表明,该方法具有高的精度和计算效率。     

基于非结构化网格的三维大地电磁自适应矢量有限元模拟

基于能够模拟复杂模型的非结构化网格,提出基于矢量单元的三维自适应有限元大地电磁模拟算法。其过程是:利用残差型的后验误差算子初步估算粗网格上的单元误差,通过加密误差超过限定的单元,生成新的网格;对新的网格重复上一步过程,从而得到更加精确的数值结果;重复迭代过程直到计算结果的精度达到预定要求为止,从而生成最优化的有限元网格;基于COMMEMI 3D-1 MT模型的数值模拟,验证本文算法的正确性。研究结果表明:通过自适应的网格加密和迭代求解过程,本文算法可以产生迭代收敛的数值结果,计算结果具有较高的精度。     

一种三维切削网格上的N-S方程离散方法

针对一种计算流体力学的三维切削网格自动生成方法Kitta Cube,提出一种新的离散方法(6+N模型)来描述和处理Kitta Cube中的任意三维切削网格.该方法能避免对各种类型的切削网格进行穷举分析,实现采用统一模式在三维切削网格上离散和求解N-S方程.用该方法对三维同心球和偏心球之间环形通道内的自然对流换热进行模拟,数值结果表明:通过Kitta Cube能较精确地表达曲面,面积误差在1.0%以内;利用6+N模型能在该网格上实现复杂区域内的流动和传热模拟,其数值精度与贴体网格相当,误差在0.5%以内;降低偏心球环形通道内部球心位置,能增加自然对流的传热性能.