基于拓扑网格方法的多钝体流致振动分析

多钝体流致振动是一个较为复杂的流固耦合过程,普遍存在于自然界和工程领域。为了减小高幅振动时网格变形引起的计算误差,基于非定常Navier-Stokes方程对二维双圆柱和三圆柱、三维双圆柱流致振动进行数值求解,采用耦合界面结合拓扑网格变形技术,实现流体与多个运动钝体之间的耦合计算。将数值结果与实验进行比较分析,验证了该数值方法是处理高振幅多钝体流致振动的有效方法。研究结果表明上游圆柱的存在对下游圆柱流致振动和旋涡形成产生明显影响。串列双圆柱流致振动振幅和频率响应与实验测试趋势一致,清晰观察到了涡致振动初始分支和上部分支;并且当Re>8×10^4时,圆柱流致振动由涡致振动向驰振过渡。圆柱尾涡形态随流致振动分支切换发生变化,当驰振发生时,下游圆柱的尾涡形态受上游圆柱影响难以捕捉。随着双圆柱间距增大,低Re时下游圆柱受到上游圆柱的抑制作用减弱。三维多柱体流致振动计算结果更接近实验值,如何提高三维数值计算速度将是下一步研究工作的重点。

网格拓扑对圆柱绕流计算的影响研究

使用DDES湍流模型对流动复杂的亚临界雷诺数(Re=3900)圆柱绕流进行数值计算,重点从模型尺度调控、湍流结构捕捉能力及流场统计积分量等方面分析了不同网格拓扑对大分离流动求解精度的影响规律。计算结果表明:使用H型、C型网格拓扑及在远场设置非结构网格时,流场表现出良好的湍流谱生成能力,捕捉到较多的高频-小尺度涡结构,同时计算的阻力系数、回流区长度等物理量与实验值拟合较好;O型网格拓扑流场耗散较大,计算精度相对较低。计算效率与网格数量呈线性关系,但计算精度与网格数量不一定正相关,工程计算中应合理选择兼顾计算精度及效率的网格划分方式。

适用于任意网格拓扑和质量的格心有限体积法

针对格心有限体积法的离散精度易受网格类型影响的问题,基于最小二乘原理,提出了一种适用于任意网格拓扑和网格质量的有限体积方法.在解的光滑区能保证二阶精度,可光滑、陡峭地捕捉激波等强间断面.精度与网格无关,且算法统一的特性使其非常适用于网格自适应和多重网格等计算应用,同时也降低了网格生成和流场求解的复杂性.跨音速算例的网格含有多种网格拓扑,计算结果表明发展的线性重构方法(linearreconstruction method,LRM)适用于不同的网格拓扑,计算得到的激波位置准确、陡峭,未产生数值振荡.运用Ringleb流动考查了该方法对低质量网格的收敛性,与传统方法相比,线性重构方法(LRM)不仅平均误差较小,而且误差随网格尺度的收敛性也更好,其精度接近二阶.三段翼型的黏性绕流计算进一步表明网格质量对其精度的影响较小.

网格拓扑和湍流模型参数对多段翼流动的影响

计算网格和湍流模型是影响CFD结果不确定的重要因素。基于NHLP-2D高升力翼型开展了数值试验对比研究,采用多块分区方法研究了适用于二维复杂构型的网格拓扑结构和网格分布方法,并在尽量排除网格影响因素的情况下,采用均匀设计方法初步分析了SST模型参数在低速多段翼型绕流流场中的影响大小。研究成果在工程应用中具有一定的参考价值。

在任意拓扑三角形网格上的光滑样条曲面(英文)

介绍了一种在控制三角形网格上创建光滑样条曲面的算法,该控制网格能够刻画具有或没有边界的任意自由曲面.生成的曲面有一个4次参数多项式表示并且被表示成一个切平面连续的三角形Bzier片网.曲面对网格的逼近程度受到一个混合比控制,当混合比为0时,产生的曲面插值网格.该算法是一种局部方法,简单且效率高,适合于外形设计.

基于网格拓扑的无线传感器网络低能耗路由策略

针对无线传感器网络的能量消耗,提出了一种新型高效的低能耗路由算法。基于网格拓扑结构,主要解决了延迟约束下的中继节点选择问题。通过将问题转化为0～1整数线性规划,可以得到最终的中继选择。所研究的算法主要应用于实时无线传感器网络系统,它能够在满足延迟约束的条件下给出低能耗的路由策略。仿真结果表明:提出的算法能有效地减少无线传感器网络的能量消耗,延长网络寿命。

基于网格拓扑优化的连续碰撞检测算法

传统连续碰撞检测算法处理变形三角网格模型时需要大量冗余元素测试。为此,提出一种基于网格拓扑优化的连续碰撞检测优化算法。为减少冗余元素测试,在底层剔除使用2个步骤,采用网格拓扑进行优化,使相邻三角面片不必执行所有的15对元素测试,并使用额外包围盒进一步剔除不相交基元。实验结果表明,该算法可以减少大量的不必要元素测试,提高剔除效率及连续碰撞检测的整体性能,相比额外包围盒算法元素测试个数约减少了5/6,相比三角形表示算法和孤儿集算法元素测试个数约减少了一半。

复杂场景中基于拓扑空间网格的碰撞检测算法

为了提高复杂场景的碰撞检测效率,提出一种基于拓扑空间网格的碰撞检测算法.由于场景中存在众多形状复杂、尺寸不一且运动状态不同的物体,首先采取场景预处理对空间进行均匀八叉树网格划分,建立物体方向包围盒层次树与空间网格拓扑结构,利用静态大尺寸物体分割策略提升定位精确性,然后在实时检测中利用拓扑空间网格及投影相交测试排除大量不相交物体对,利用层次包围盒算法对潜在碰撞对进行精确检测并计算出碰撞点.实验结果表明,本算法有效地提高了实时检测的效率,适用于复杂虚拟场景中的碰撞检测.

基于自适应各向异性网格拓扑优化法的仿真分析

在仿真分析中,同时提高计算效率和计算精度是非常重要的研究方向。文中采用自适应各向异性网格拓扑优化法来实现这个目标。首先,基于初始粗网格进行仿真分析。根据当前网格的仿真结果,计算后验误差,并建立度量张量场。网格拓扑优化法将借助度量张量场,自动生成各向异性网格。最后,基于新网格继续仿真计算,并迭代优化网格。通过该方法,可以使仿真结果后验误差值较高区域的网格自动加密,同时根据不同方向的后验误差值生成各项异性的网格单元,以保证计算精度。另一方面,在误差值较小区域网格会自动生成大尺寸网格单元,以实现提升计算效率的目的。

飞机外形网格拓扑和多块网格拼接技术

多块网格方法成功的关键在于网格拓扑的选择和块与决之间的拼接方法。针对真实飞机外形多块网格生成，本文分析研究了翼类和体类部件的各种网格拓扑；论述了翼身组合体的多块网格非结构连续拼接技术；指出连续拼接方法的缺点，以及相应的解决方法；同时，还讨论了分块策略和确保块与块之间网格线完全连续拼接的方法；通过实例进一步阐述了本文工作的另外一些独到之处。

网格单元法矢方向一致处理方法

工程计算要求网格单元的法矢方向正确,即外形外表面的法矢向外,外形内表面的法矢向内。常用的处理方法是人工检查,但当曲面复杂,由很多小曲面片构成时,人工判断工作量大、时间长,为此提出了网格单元法矢方向一致处理方法。首先建立网格单元拓扑信息,再根据拓扑信息和两个网格单元在公共边上的首末顶点编号相反的原则对网格单元顶点在单元中重新编号,然后由网格顶点编号定义出网格单元一致的法矢方向。

基于网格结构无线传感网络故障诊断算法

无线传感网中节点的数据信息具有空间相关性,可以通过邻居节点数据的比较来完成网络的故障诊断。网络中有时会出现瞬时故障,影响网络的诊断精确度。文中提出了一种基于网格结构的无线传感网络故障诊断算法,算法通过相邻节点历史数据信息之间的比较来确定节点最终状态,有效地避免了瞬时故障对节点诊断的影响。仿真结果表明,文中算法可保证较高地诊断精确度并能节省一定的能量。

网络拓扑法在瞬态温度场计算中的应用

本文通过理论分析,阐述了利用网络拓扑法计算瞬态温度场的可行性以及具体实现方法,发展了网络拓扑法的应用。本文还通过比较网络拓扑法和有限单元法在计算瞬态温度场时的计算格式,证明网络拓扑法具有一系列优点,是一种值得推广的好方法。

支持双拓扑结构的片上网络评估高层仿真平台

为实现高效的NoC(片上网络)性能评估,缩短系统芯片的开发周期,针对时钟精确级的NoC仿真方法进行研究,提出了一种新型的高层次、高效率仿真平台,与仅支持网格拓扑结构的传统仿真器相比,其创新地支持了网格和环型双拓扑结构的性能评估,同时支持虚通道扩展的路由器结构设计,能快速得到网络的延迟、吞吐率、功耗等性能结果。实验结果表明,该仿真平台能准确模拟NoC功能行为,快速获得其仿真性能,为NoC设计验证提供了高效的方法。

参数化的升力面缝隙网格生成方法研究

由于高升力复杂的流动、外形、驱动和支撑系统,需要耗费大量时间来计算分析设计的正确性,并且风洞实验的成本较高、试验周期长,且不能完全模拟实际飞行条件的不足。因此,文章提出一种基于参数化的升力面缝隙自动修补技术,主要内容包括:缝隙预处理、参数支撑线构造、内核框架线构造、网格光顺控制、网格正交控制技术等。进行了基于Spider软件平台缝隙自动修补模块"GAPFILL"的研究。通过大量网格生成实例的网格质量和数值计算结果,验证了算法的可靠性和鲁棒性。

基于有限元网格的液货体积计算方法

为获得各种装载情况下的液货体积,方便后续液舱的载荷计算,提出一种基于有限元网格的液货体积计算方法。该方法以有限元网格为基础,根据网格的几何信息,通过网格几何拓扑分析、向量运算等手段,计算液舱在不同液位的重心位置,船舶在不同吃水下的排水量以及浮心位置。以某油船为例,计算货油舱的液货体积及不同吃水和首/尾倾下的排水量,结果表明,该方法误差极小,满足有限元分析的要求,计算得到的舱容表数据可应用于静力自动平衡、非满液舱液位计算等。

基于十字网格拓扑结构的球头刀具切削轨迹仿真算法研究

针对现有的实体构造模型计算复杂、无法满足实时性要求较高的仿真任务问题,提出一种用于球头刀具仿真的十字网格拓扑结构二维映射算法,以提高布尔求差运算效率.基于仿真模型底层拓扑提出一种十字网格拓扑结构,将节点元素作为十字网格数据对象存放在动态邻接表中,以节约内存;此外,基于非均匀有理B样条(NURBS)曲面细分网格点,构造复杂表面的十字网格数据,拓展该方法的实用性.利用数控插补指令简化球头刀具的运动轨迹,提出一种追踪轮廓线法以构建工件与刀具的相交轮廓线,加快相交点搜索过程;引入网格参数化法将相交轮廓线的三维数据映射至二维数组,以快速生成工件与刀具的相交面.结果表明:该方法的布尔求差运算效率比主流方法提升10倍以上,内存占用平均减少46%,追踪轮廓线和二维映射法能够大幅度加快计算,十字网格拓扑结构可以显著提升内存利用率,所提出的算法能够明显改善边界表示法的计算效率,有助于计算机辅助系统的实时应用.

一种可调的Catmull-Clark细分曲面

通过在曲面细分过程中引入一个参数t(0≤t≤1),使得Catmull-Clark细分曲面可调,得出一种新的算法。这种算法简单直观,通过调节参数t值,可以得到一族细分曲面。该族细分曲面不但保留了许多Catmull-Clark细分曲面的特性,而且可以方便地解决在工程中经常遇到的调整曲面位置和形状的问题。同时,还可以将这种细分算法作为Catmull-Clark细分的前置处理方法。文中详细讨论了这一算法,并给出了验证实例。

带矩阵权值的Catmull-Clark细分曲面渐进插值算法

提出一种带矩阵权值的Catmull-Clark细分曲面渐进插值算法,旨在进一步解决渐进插值算法不能插值细分曲面法向量的局限.首先为渐进插值算法赋一个3′3的矩阵类型的权值,称之为矩阵权值,通过选取不同的矩阵权值来控制渐进插值算法的收敛速度和极限曲面的形状,并插值细分曲面法向量来实现细分曲面的光顺;其次,算法中矩阵权值可分解为2个矩阵之和,分别控制收敛速度和曲面形状及光顺;再次,文中还给出了2种矩阵权值的选取方法,即采用对角矩阵实现对x,y,z各分量收敛速度的控制;最后,采用旋转矩阵调整顶点位置实现极限曲面的光顺.文末给出大量的数值实例,展示了矩阵权值的作用.