基于自适应笛卡尔网格的可压缩粘性流动数值模拟

基于自适应笛卡尔网格方法求解Navier-Stokes方程,网格以四叉树数据结构存储,固壁边界条件通过一种虚拟单元体方法引入。在几何外形确定的前提下自动完成网格生成、加密和流场的求解任务。对含有激波的NACA0012翼型的超音速绕流工况和含有回流区的双NACA0012翼型亚音速绕流工况进行了数值模拟,并与现有的非等距笛卡尔网格解和非结构网格解进行了对比。结果表明：基于自适应笛卡尔网格能够准确模拟可压缩粘性流动,同非等距笛卡尔网格相比,自适应技术的使用显著降低了网格量,但是同非结构网格相比,现有的自适应笛卡尔网格技术在边界层的分辨上效率较低,有待进一步发展。     

基于自适应笛卡尔网格的可压缩黏性流动数值模拟

基于自适应笛卡尔网格方法求解Navier-Stokes方程,网格以四叉树数据结构存储,固壁边界条件通过一种虚拟单元体方法引入。在几何外形确定的前提下自动完成网格生成、加密和流场的求解任务。对含有激波的NACA0012翼型的超音速绕流工况和含有回流区的双NACA0012翼型亚音速绕流工况进行了数值模拟,并与现有的非等距笛卡尔网格解和非结构网格解进行了对比。结果表明:基于自适应笛卡尔网格能够准确模拟可压缩黏性流动,同非等距笛卡尔网格相比,自适应技术的使用显著降低了网格量,但是同非结构网格相比,现有的自适应笛卡尔网格技术在边界层的分辨上效率较低,有待进一步发展。     

基于动力学关系的非压缩激波的Godunov型格式

非压缩激波产生于大量的物理问题,如相变动力学、磁流体动力学、Camassa-Holm模型和燃烧系统等。与压缩激波不同的是,它不仅满足单个的熵不等式,还能满足一些动力学关系。为了计算非压缩激波的数值解,本文设计了一种Godunov型格式,包括函数重构、发展和求网格平均三个步骤。在函数重构时,先对非压缩激波的位置进行预估,在其相邻网格上利用动力学关系进行重构,而在其它网格上采用数值解和数值熵进行重构。数值实验表明,此格式不仅对非压缩激波有较好的分辨率,而且对经典波也有较高的精度。     

基于网格自适应加密技术的 GPU 高效运行实现研究

针对传统解算器未能实现 GPU 上运行网格自适应加密过程，造成 GPU 与 CPU 之间繁琐的数据交换的问题，本文发展优化了一种 GPU 加速的基于非结构自适应加密网格的解算器 VA2DG。利用加密网格表的方式实现网格自适应加密过程在 GPU 上高速运行，并通过原子操作并行生成网格加密表，对废弃的网格及时回收，节约存储空间，加快运行速度。     

自适应网格下齐次奇异摄动问题的一致收敛性分析

利用自适应移动网格方法求解齐次奇异摄动边值问题,通过常数与解的一阶导数幂的线性组合构造控制函数来进行网格自适应,分析齐次奇异摄动边值问题在此自适应非均匀网格上的收敛性.利用极值原理证明离散问题解的存在唯一性.对离散问题的数值解及其分段线性插值进行误差估计,分别得到一个与ε无关的一阶误差界.有效地解决齐次奇异摄动方程难以...     

柱状汇聚激波冲击重气柱不稳定性的数值研究

采用有限体积法结合网格自适应技术的VAS2D程序,数值研究了二维重气柱在柱状汇聚激波及其反射激波作用下的Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性发展,并比较了平面激波条件和不同汇聚角度条件下激波和界面的演化过程.气柱界面内气体为六氟化硫(SF6),环境气体为空气,柱状汇聚激波在汇聚中心形成反射激波,平面激波与右端固壁作用形成反射激波.结果表明,柱状汇聚激波及其反射激波作用下的气柱演化、界面位置变化、尺寸变化及环量变化与平面激波及其反射激波作用下的情形有着显著差别,同时,不同汇聚角度也具有一些影响,揭示了柱状汇聚激波及其反射激波作用下的界面演化机理.     

渗流方程的渗透率自适应权重网格粗化算法

为了提高渗流方程的计算速度和精度,将渗透率自适应网格技术应用于三维非均匀非稳态渗流方程的网格粗化算法中。对于渗透率或孔隙度变化异常的区域,采用精细网格直接求解其压力分布;而在其他区域,采用不均匀网格粗化的方法计算其压力分布。用自适应权重网格粗化算法计算了三维非均匀非稳态渗流场的压力分布。结果表明,三维非均匀非稳态渗流方程的三维不均匀自适应网格粗化算法的解在渗透率或孔隙度异常区域的压力分布规律非常逼近精细网格算法的解,在其他区域的压力分布规律非常逼近粗化算法的解。与采用精细网格算法相比,其计算速度大大提高。     

渗流方程的渗透率自适应权重网格粗化算法

为了提高渗流方程的计算速度和精度,将渗透率自适应网格技术应用于三维非均匀非稳态渗流方程的网格粗化算法中。对于渗透率或孔隙度变化异常的区域,采用精细网格直接求解其压力分布;而在其他区域,采用不均匀网格粗化的方法计算其压力分布。用自适应权重网格粗化算法计算了三维非均匀非稳态渗流场的压力分布。结果表明,三维非均匀非稳态渗流方程的三维不均匀自适应网格粗化算法的解在渗透率或孔隙度异常区域的压力分布规律非常逼近精细网格算法的解,在其他区域的压力分布规律非常逼近粗化算法的解。与采用精细网格算法相比,其计算速度大大提高。     

科学与工程应用中自适应网格方法进展

 自适应网格方法是科学与工程应用中的关键技术之一。基于拉格朗日方法计算过程中网格的处理方式,论述了耦合型和后处理型两种自适应网格类型。在耦合型自适应网格方法下,论述了网格细化技术、移动网格和自适应坐标法。在后处理型自适应网格方法下,描述了网格重分、邻域重连、邻域可变和邻域优化等自适应网格技术。对各种自适应网格方法的基本理论、效果、适应物理特征能力和特色等优缺点进行了分析与对比,为使自适应网格技术真正走向科学与工程领域提供了参考。     

基于自适应笛卡尔网格的翼型绕流数值模拟

基于自适应笛卡尔网格方法求解Euler方程,结合浸入式边界方法解决小切割网格单元的时间步长限制问题,对NACA0012翼型的两种流动状况进行了数值模拟;并与AGARD的理论解和结构网格解进行了对比。结果表明:自适应笛卡尔网格方法在较少的网格量上得出的计算结果与AGARD结果吻合的很好,能够有效模拟二维翼型绕流问题,表明该网格方法具有进一步扩大应用范围的前景。     

移动网格方法中控制函数磨光处理的数值研究

本文对移动网格方法中控制函数的磨光处理进行了探讨,主要讨论了一维和二维情形中控制函数磨光的方法和次数对数值解的影响。采用合适的磨光处理方法与适当的磨光次数,力争使得网格点集中到解变化剧烈的区域,但又不过分集中,保证其它区域也能分布到一定数量的网格点,从而能够提高数值解的精度。     

改进格式的组合网格法

针对组合网格法在求解特殊类型的工程问题时求得数值解精度低的缺陷,提出一个改进计算格式的组合网格法.粗细两套网格都是在各自区域上单独剖分,两套网格互不影响,在粗网格上达到粗网格的精度,在细网格上达到细网格的精度.该方法的网格剖分为粗网格和细网格,能够大大提高数值解的精确度.     

半线性椭圆方程的一个新的双重网格差分算法

用所提出的双重网格算法研究了半线性椭圆方程,其对粗网格（可以很粗）的非线性解在细网格上进行了几次线性修正．无需求解细网格上的非线性解,且重复算法最后两步,可使解的误差估计达到任意阶精度,并提出了相应的数值算例．     

激波与复杂几何边界的作用及显示

采用自适应的非结构网格方法模拟了激波与多孔斜板作用、激波与并列排放的倾斜翼型作用及诱导涡列的运动、单个诱导涡被薄板切割等几种模型下的一系列复杂现象．在计算结果的的处理上采用干涉条纹显示方式,得到了与实验照片非常一致的结果     

精细油藏数值模拟中非均质性的表征技术

油藏描述技术 ,特别是储层非均质性定量描述技术的快速发展给油藏数值模拟研究中非均质性的合理表征带来了相当大的挑战 .介绍了包括垂向上细分层策略、细化相渗类型及辅助技术 ,单网格的非均质性界定和渗流规律研究及单网格层次体现流体物性的非均质性等储层非均质定量描述的数值模拟表征技术 ,其目的在于缩小油藏数值模拟模型的非均质性表征尺度 ,保证油藏地质模型与油藏数值模型的准确对接 ,提高预测精度和指导生产的效能     

冷喷涂材料改性研究中超音速冲击射流流场数值分析

针对冷喷涂材料表面改性技术研究中，超音速冲击射流流场存在激波、分离流等复杂的物理现象，采用扩展压强校正法求解用紊流模型封闭的可压缩湍流平均N—S方程组，利用交错网格系统抹平迭代过程中的数值振荡．并通过高分辨率的离散格式进一步改善校正法的激波捕获效果，对冷喷涂工艺中的超音速冲击射流流场进行了详细的数值模拟，可为冷喷涂实验及机理研究提供重要依据．     

透平叶栅C型网格生成技术的研究

研究了利用Ｐｏｉｓｓｏｎ方程偏微分方法生成叶栅Ｃ型网格技术，给出了其具体步骤。结果表明，该方法在控制网格线间距和正交性方面有很强的能力，对于叶栅流场的数值模拟是一种有效的、高质量的网格生成技术。     

Riemann问题基于双激波近似的激波捕捉格式

Riem ann问题迭代求解的计算量很大 ,为了提高效率 ,减小计算量 ,提出一种 Riemann问题的近似解法。把Riem ann问题中的膨胀波看成是“膨胀激波”,认为左右状态之间存在由两个激波围成的相似解区域。该方法的优点是保留了 Riem ann问题的非线性特征 ,且保证左右波之间的自相似解区域的熵不减少。该方法在一维及多维无粘可压缩流动求解中取得了较好的结果。     

一类半线性椭圆方程的二重网格差分算法

应用二重网格差分算法处理了一类半线性椭圆问题。无需求细网格上的非线性解,对粗网格(可以很粗)上的数值解在细网格上进行几次线性修正即可,且重复算法的最后一步可以按粗网格步长任意阶地逼近细网格上的非线性解。算法提高了计算效率但不降低精度,有数值算例加以验证。