一种分子运动和碰撞双重网格DSMC方法研究

基于非结构网格与直角网格相结合的策略,提出一种分子运动和碰撞双重网格DSMC实现方法。通过分子的位置坐标信息,实现运动网格与碰撞网格信息交互,从而结合非结构网格的贴体性和直角网格易于控制子网格数量的优点,同时提出并实现了基于MCS自适应的动态子网格技术以有效限制分子平均碰撞距离,提高了DSMC方法的通用性和计算精度。通过对超声速圆柱绕流和扩张管道的数值模拟,验证该方法的有效性和高精度性。数值结果表明,本文提出的基于分子运动和碰撞双重网格的DSMC方法提高了流场的分辨率,且通过基于MCS自适应的动态子网格技术,有效地降低了流场的平均碰撞距离,提高了碰撞质量和计算精度。

钢筋混凝土双重网格楼盖结构实用分析方法的研究

钢筋混凝土双重网格楼盖结构是一种新的结构体系,研究分析其力学性能,在此基础上研究其实用分析计算方法——双重网格梁法,并以实例说明该结构受力安全合理,且其实用分析方法易于工程设计人员掌握和应用,因此该结构可以应用于实际工程。

双重网格井间地震层析成像技术

提出了一种不同于常规的井间地震层析成像技术,即在较细的网格上进行射线追踪,以提高射线路径和旅行时的计算精度,在较粗的网格上进行层析反演成像,使网格像素上射线覆盖的最低次数达到一定要求,以提高成像质量。分析了采用这种双重网格地震层析成像技术的必要性,模型实验证实了此技术实用性和有效性。

宽角反射地震波走时模拟的双重网格法

在研究地壳结构的人工源宽角反射地震资料解释中,常规宽角反射波走时和射线路径计算大都假定地壳模型为层状块状均匀介质.为了逼近实际地壳结构模型,要求模型尺度较大,为了提高地震资料解释的可靠性,须减小模型离散单元的尺寸,但同时计算量大大增加,使资料解释的效率较低.为此,本文尝试同时提高宽角反射地震资料解释效率和可靠性的方法,即使用双重网格计算宽角反射地震波走时和射线路径的最小走时树方法.双重网格法在均匀介质内部仅计算大网格节点,在速度变化点、震源点和检波点区域,同时计算小网格节点;在界面边界点使用比介质内部节点更大的子波传播区域.模型计算结果表明,对于大尺度的层状块状均匀介质模型,在保证精度的条件下,本文所提出的双重网格射线追踪方法的计算效率比单网格方法显著提高.

结构损伤识别的双重网格算法

提出了结构损伤识别的双重网格算法,采用损伤网格描述结构损伤,通过损伤网格节点的损伤变量插值得到结构内任一点的损伤值。应用该方法对一钢筋混凝土简支梁的损伤问题进行了研究,识别结果较好地反映了结构的损伤分布。研究结果表明:双重网格算法可以有效地减少识别变量的个数,提高识别效率,并对土木工程结构中常见的连续分布损伤有较好的识别效果。

双重网格的Lattice Boltzmann方法

针对均匀网格的LatticeBoltzmann方法(LBM)计算效率较低的不足,引入有限差分方法(FDM)中双重网格算法的基本思想,结合LBM在连续流场上变量也连续分布的特点,推导出双重网格的LBM.这种算法充分利用粗、细两种网格各自不同的优点,加快了收敛速度,提高了流场的计算效率.通过模拟二维Poiseulle流动和后台阶流动两个算例,证明双重网格算法的计算时间明显地少于均匀网格算法的计算时间,计算结果正确可信.

基于双重网格法的非定常N-S方程POD数值模拟

利用双重网格算法求解非定常Navier-Stokes(N-S)方程得到的数值解,采用最优正交分解(POD)方法对非定常N-S方程进行数值模拟.POD方法是从大量的实验数据中提取出标准正交的特征基函数,用这些基函数对非定常N-S流进行低阶近似,从而实现对流体的预测和控制.数值实验结果表明,该方法具有较好的可行性和高效性,可进一步应用到流体的优化控制和形状优化中.

基于双重网格的混凝土自适应宏细观协同有限元分析方法

混凝土损伤开裂表现出明显的跨尺度特征,其演化过程与细观材料结构直接相关。如何在兼顾效率和精度前提下分析混凝土损伤开裂的跨尺度演化过程一直是比较棘手的问题。在假定处于弹性阶段的混凝土为宏观均匀材料和处于损伤开裂阶段的混凝土为细观非均匀材料的基础上,提出了一种基于双重网格的混凝土自适应宏细观协同有限元分析方法。该方法通过在分析域内布置宏细观双重网格分别建立宏观尺度和细观尺度有限元计算模型,通过宏观尺度至细观尺度的自适应转换在分析过程中动态确定宏细观协同分析的宏观区域和细观区域,通过基于形函数插值的多点位移约束实现宏细观协同有限元模型中的非协调重叠网格连接。算例分析表明,采用该文方法不仅可通过考虑损伤开裂区的细观材料结构保证模拟精度,亦可通过在分析中自适应确定细观尺度分析区域提高模拟效率。

饱和土体动力分析的双重网格插值算法

饱和土体作为液固两相介质常用Biot方程来分析土体颗粒与孔隙水间的相互作用.但对于不排水不可压缩饱和土体,由于受Babuska-Brezzi稳定条件的限制,用常规的等插值u-p混合有限元法求解基本控制方程将导致孔隙压力紊乱.针对上述情况,提出双重网格插值算法,通过对细网格中压力自由度运用插值技术,可使得独立位移自由度阶数高于独立压力自由度阶数,从而满足Babuska-Brezzi稳定条件,使得位移场和压力场单元插值阶数保持一致,并通过典型算例验证了该方法的正确性.

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.

地图代数中的双重网格计算方法

当今数据量级的骤增以及高精度要求的剧升是科学计算的新特点。随着物联网、云计算的发展,对全球范围分析计算的米级、亚米级以上高精度的要求已经出现。因为倍缩的颗粒度意味着计算量和空间复杂性几何级数般地飙升,因此机械地缩小栅格尺寸以实现计算精度和效率保证的自然途径理论和实践上都遇到极大困难。本文首先论述了实际计算中双重网格计算的原理和关键。它是在通常地图代数粗栅格距离变换后,充分利用其中心间长距离准确计算的基础,运用两端点间度量计算中的微分公式,在两端点粗栅格内各有微小位移时简易并准确计算位移后距离,以完成所有相关端点粗栅格中各细栅格阵的距离变换运算,从而实现高分辨率度量下的目标计算。并在此基础上详细阐述了实际应用中双重网格计算的具体实施方案,并讨论了它的计算复杂性。结果表明,双重网格计算方法极大地降低了计算开销,在理论和实践上突破了栅格方法对于大区域度量计算的适用性问题。

钢筋混凝土双重网格楼盖结构构造特点的研究

钢筋混凝土双重网格结构在钢筋混凝土空腹夹层板基础上发展而来,但它的网格组成形式、结构构造发生了改变,对其构造特点进行研究分析,说明该结构结构型式合理,建筑造型新颖美观,适用于跨度和空间较大的公共建筑。

混凝土双重网格结构构造措施与施工方法

考虑结构可靠和施工便利等因素,详细说明钢筋混凝土双重网格结构的构造措施,分析其施工方法及要点,并把该结构的技术经济指标与常规结构的作比较,证明了该结构在施工上是可行的,且具有较好的经济效益。

非定常N-S方程的双重网格数值模拟

本文采用全离散双重网格算法(时间变量采用Eular全隐式格式离散,空间变量采用混合有限元离散),对非定常Nayier-Stokes(N—S)方程进行数值模拟。双重网格算法的基本思想是,首先在粗网格有限元空间XH上求解一个非线性问题,然后在细网格有限元空间Xh(h《H)上求解一个线性问题。数值实验结果表明:存保持几乎相同精度的前提下,双重网格算法比标准有限元算法节省近一半的计算时间,说明了新算法求解非定常N-S方程的可行性和高效性。

基于非规则双重网格的三维声波方程模拟

三维声波方程相比二维声波方程能够更好的模拟三维空间的地震波传播,模拟标量近似下的弹性波在三维复杂介质的传播过程.基于非规则网格的正演模拟方法的格子法可以处理很好的刻画起伏地表、速度间断面等复杂构造,但是这类方法需要大量的几何描述来描述网格.本文提出了三维六面体双重网格的格子法来模拟声波方程,一方面该方法继承了格子法能够灵活处理自由表面和速度间断面的特性.另一方面,该方法通过双重网格的实现极大的减少了几何描述文件的大小,可以最大的实现GPU加速,实现粗粒度并行,在节省了几何描述空间的同时达到了很高的加速比.

一种模拟节点达西渗透流速的双重网格多尺度有限单元法

提出了一种用于模拟节点达西渗透流速的双重网格多尺度有限单元法(D-MSFEM)。该方法是多尺度有限单元法(MSFEM)与VedatBatu双重网格技术(D-FEM)的有机结合,不仅可以应用双重网格技术获得连续、精确的水头一阶导数,还可以应用多尺度基函数直接在粗网格上求解水头和达西渗透流速,从而突破了传统有限元基础框架的限制,具有极高的计算效率。同时,D-MSFEM还可以应用粗尺度节点的达西渗透流速和多尺度基函数直接获得细尺度节点的达西渗透流速,而无需在精细尺度上求解,能够节约大量的计算消耗。应用D-MSFEM和多种传统达西渗透流速计算方法对地下水稳定流和非稳定流进行了模拟,结果显示D-MSFEM具有极高的模拟效率和精度。该方法可为高效计算地下水达西渗透流速问题提供新途径。

基于双重网格解耦算法的电火花成形加工工具电极损耗仿真研究

开发电火花成形加工工具电极损耗仿真系统,模拟加工过程中工具电极的几何形态变化,可有效预测工具电极损耗,从而在保障工件形面精度的前提下,通过合理更换工具电极实现电极成本控制和加工效率提升。现有的工具电极损耗仿真系统的计算效率较低,仅适用于微细尺寸的电极;随着工具电极尺寸的增大,仿真的时间成本迅速升高,甚至超出常规计算机的运算能力。为了预测常规尺寸的工具电极损耗,提出了采用"三角形非均匀网格+方形均匀网格"的双重网格解耦算法。方形均匀网格用于材料蚀除的计算,而三角形非均匀网格用于静电场计算和放电位置的判断。该算法有效提升了工具电极损耗仿真系统的性能与运算能力,为常规尺寸的工具电极损耗预测提供了高效、高精度的解决方法。

基于动态双重网格下喷动床滞止区流动特性CFD-DEM数值模拟

基于Fortran语言自行开发了基于动态双重网格方法下的喷动床内气固两相流动的CFD-DEM方法,同时开展了喷动床内径向混合实验与模拟研究,又结合单网格方法对喷动床内0~2.0 s内的滞止区特性进行对比分析,验证了动态双网格方法计算结果的准确性。然后利用动态双网格方法对不同进口气速下和不同初始堆积高度下的喷动床进行数值模拟研究,对滞止区颗粒流动过程进行追踪,结果表明:径向混合实验结果与数值模拟结果有很好一致性;在喷动床内存在一定的滞止区,滞止区内的颗粒流动性较差;初始堆积高度不变,随着进口速度的增加,滞止区高度下降速率和向喷口延伸速度无明显变化;进口速度不变,随着初始堆积高度的增加,滞止区颗粒下降速度随之增加,但其向喷口延伸速度逐渐变慢。

动态弹塑性扭转问题的双重网格投影法

给出了动态弹塑性扭转问题的双重网格投影法.采用向后Euler时间分离方案将抛物型变分不等式化为椭圆变分不等式,利用罚方法转换为非线性罚形式的变分方程.由Marchuk-Yanenko时间分离法将罚方程化为两个嵌套求解的子问题.针对两个问题的求解网格不同,引入双重网格投影方法,建立了非连续网格近似函数与另一种连续网格近似函数之间的联系.并给出了算法实现的框图和数值算例.

非稳态挤压刚-粘塑性有限元分析中的误差估计和双重网格技术

本文在刚-粘塑性有限元法中,应用误差估计和双重网格技术,并通过所设计的前后处理程序,有效和直观地模拟了管材非稳态挤压过程,用计算机绘出了分析网格和材料网格的变形图以及应变等值线图。