基于Delaunay背景网格插值和局部网格重构的变形体动态混合网格生成技术

建立了一种基于Delaunay背景网格插值方法和局部网格重构方法相结合的变形体动态混合网格生成方法。首先利用作者发展的定态混合网格生成技术生成变形体初始网格,即变形体附近利用结构化的四边形网格,外场采用自适应Cartesian网格,中间由三角形网格过渡。当物体运动或变形时,首先利用Liu和Qin提出的基于Delaunay背景网格的插值方法对变形体附近的网格进行变形;当物体运动或变形位移很大导致局部网格质量急剧下降、甚至网格相交时,则在局部重新生成网格。利用该方法生成了多种变形体外形的动态混合网格,如单个鱼体、双鱼串列巡游,昆虫单翼、双翼扑动,多段翼型变形等,并在鱼体巡游的非定常数值模拟中得到了应用。

三鱼群游流动干扰及其减阻机理的数值研究

观察研究发现,在鱼类的群游中,鱼体可以有效利用相互之间有益的干扰,减少游动阻力,增强自己的推力和游动效率。文中作者基于以往建立的动态混合网格生成方法以及不可压缩流非定常计算方法,对三鱼呈"三角"阵型排列的群游进行了数值模拟,通过对不同横向间距、不同流向间距、不同相位差等游动状态下的流场结构、力学特性的比较,分析了鱼体之间的横向干扰和流向干扰,研究了流动干扰减阻的机理。

基于动态混合网格的鱼体巡游数值模拟

对鱼类等柔性变形体的数值模拟需要解决如下几个问题：（1）柔性体动态网格生成；（2）基于动态网格的不可压流非定常算法。本文基于Delaunay背景网格插值方法，发展了一套快速生成柔性体变形的动态混合网格生成方法；对于不可压流问题，采用虚拟压缩方法进行求解，结合双时间步方法来处理非定常问题；最后数值模拟了鱼体巡游的非定常流动，分析了鱼体的摆动频率对力、功耗等流体动力学特性的影响。

鱼类“钻石”状群游流动干扰及其减阻机理的数值研究

观察研究发现,在鱼类的群游中,鱼体可以有效利用相互之间有益的干扰,减少游动阻力,增强自己的推力和游动效率。本文基于作者以往建立的动态混合网格生成方法以及不可压缩流非定常计算方法,对四鱼呈"钻石"阵型排列的群游进行了数值模拟,通过不同横向间距、不同流向间距、不同相位差等游动状态下流场结构、力学特性的比较,分析了鱼体之间的横向干扰和流向干扰,对其降低阻力、减少功耗的流动机理进行了探讨。

基于动态混合网格的双鱼串列巡游数值模拟

观察研究发现，在鱼类的群游中，后鱼可以利用前鱼尾迹中有利的涡结构来增大自己的推力，减少功耗。本文利用作者以往发展的动态混合网格生成技术和相应的不可压缩流非定常计算方法，在单鱼巡游数值模拟的基础上，数值模拟了双鱼串列巡游的非定常流动，分析了摆动频率、摆动相位差以及流向间距对推力、功耗等流体动力学特性的影响。