采用无网格移动粒子法数值模拟闪蒸射流

采用具有良好捕捉流体界面特性的无网格移动粒子法(MPS粒子法)对闪蒸射流过程进行二维直接数值模拟。该数值方法采用完全的拉格朗日描述定义流体运动,流体离散为可移动的粒子,流体控制微分方程转化为粒子间的相互作用。直接数值模拟结果与相关实验结果一致:发生于界面的闪蒸将射流剥落为锥状,射流长度随压力衰减比的增加而变短。

网格移动无线传感网生存时间优化算法刍议

在微处理器与无线通信技术不断发展的背景下,为了解决无线传感器网络中覆盖与联通的问题,采用了正六边形网格划分方法来同构无线传感器网络网格的划分、分布,优化其生存时间的算法,进而解决不同状态下的节点能耗分布不均衡、能量空穴等问题。本文结合Sink节点移动的算法(GLOA),通过对监测区域进行同等网格划分、建立Sink移动路径的优化选择模型,对Sink移动或静态的收集方法进行数据的采集进行分析,达到延长网络的生存时间、降低数据收集的时延,进而推动无线传感器网格移动划分的发展运用。

基于移动网格法的流动旋压快速仿真方法研究

目的针对筒形件流动旋压有限元仿真中因网格模型规模庞大而导致的计算极端耗时问题,提出一种基于移动网格法动态控制网格密度的高效仿真算法,并验证该算法的高效性与可靠性。方法移动网格法包括局部加密全六面体网格的动态重构与新旧网格间的数据传递两部分。针对平滑过渡的局部加密网格构造提出了维度分离弹簧比拟法以快速动态重构,并采用三次样条曲线来精确描述工件的几何形状以保证网格重构过程的一致性。在数据传递过程中,为避免冗长的邻域搜索步骤,采用自适应反距离加权插值算法提升传递效率。根据上述算法,设计编制了基于动力显式有限元求解器ABAQUS/Explicit的移动网格法插件,以实现快速仿真模型的连续计算。结果基于移动网格法插件,建立了单旋轮筒形件流动旋压的快速仿真模型。与全加密网格相比,采用移动网格法的仿真模型可在获得精确几何形状的同时提速2~4倍。结论所提出的算法可实现筒形件流动旋压的高效仿真,同时可结合并行计算进一步提高仿真效率。

奇异摄动Fredholm方程积分初值问题的二阶移动网格方法

为了克服奇异摄动Fredholm积分微分方程的精确解在很薄的初始层内的剧烈变化,提出了关于摄动参数在无穷范数意义下具有二阶一致收敛性的数值方法.针对积分初值定解问题,使用基函数方法构建指数拟合有限差分格式进行离散,其中积分部分采用复合梯形公式.局部截断误差估计和稳定性分析的直接结果是整体截断误差估计.基于精确解的边界估计、应用等分布原理,作为整体误差估计的推论,数值方法的二阶一致收敛性被证明.根据算法步骤实施迭代生成移动网格,移动网格通过等分数值解弧长产生,弧长由控制函数计算,控制函数取自整体误差估计的具体表达形式.两个数值算例验证了二阶一致收敛性,比较实验表明移动网格较Shishkin网格与Bakhvalov网格具有优越性.

一类奇异摄动Fredholm型积分微分方程的二阶自适应移动网格方法

利用基函数方法和复合梯形公式构建了指数拟合有限差分格式,用该有限差分格式对一类奇异摄动Fredholm型积分微分方程进行了离散.用推导出的数值解的截断误差估计,并结合边界估计和稳定性分析,证明了自适应移动网格方法关于摄动参数在无穷范数意义下具有二阶一致收敛性.在理论分析的基础上,设计出二阶自适应移动网格生成算法.

基于移动网格技术的热融湖动态演化过程数值模拟

基于移动网格技术建立了热融湖动态演化有限元数值模型,研究了青藏高原多年冻土区典型热融湖动态演化过程,分析了热融湖半径、深度的变化过程及其对湖底及周围多年冻土温度状况的影响.结果表明:在移动边界热融湖模型中,热融湖半径以0.7 m·a-1的速度近线性地增大;随着下伏高含冰量冻土的融化,热融湖深度增加先慢后快,最后逐渐减小趋于稳定.热融湖深度和半径从5月末至翌年1月末增加显著,在2-5月间基本保持稳定.伴随着热融湖的扩展,地表边界逐渐演变为湖底边界,热融湖的热影响范围逐渐增大.在固定边界热融湖模型中,其热影响会逐渐趋于稳定,由于初始尺寸大,其湖底多年冻土退化速率大于移动边界模型,而远离湖边的多年冻土退化速率要小于移动边界模型.如果不考虑热融湖边界随时间的变化,可能会高估热融湖对湖底多年冻土的热影响,而低估其对附近多年冻土的热影响.

基于移动网格的熵稳定格式

提出一种基于移动网格的熵稳定格式求解双曲型守恒律方程.该方法利用等分布原理得到新的网格分布,基于守恒型插值公式计算新的网格上的物理量,使用熵稳定数值通量和三阶强稳定Runge-Kutta时间推进方法得到下一时刻的数值解.数值算例表明该格式不仅能有效提高解在间断处的分辨率,而且能消除可能产生的伪振荡.

移动网格技术在计算流体动力学数值仿真中的应用

基于调和映射理论,将移动网格技术(moving mesh technolog)应用到计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)的数值仿真计算中。推导了移动网格技术在处理大变形问题时求解域的更新过程,并给出了相应的程序流程图,解决了传统固定网格无法模拟大变形的问题。利用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics 4.0a将移动网格方程与流体流动的控制微分方程耦合求解,模拟了油箱晃动时里面油的运动情况。数值模拟得出:移动网格技术可以较真实的模拟流体求解域的大变形问题;在仿真过程中,流体求解域范围内的节点和网格数量并没有增加,只是网格的形状发生了改变,因此移动网格方法并不会额外增加计算机资源。

移动网格发展研究

论述了移动网格的基本概念和研究背景,综述了移动网格的体系结构、资源管理、任务调度、中间件、安全与容错等关键技术,尤其是资源的巨大数量和间歇连接特性为移动网格的实现带来最大挑战。详细地介绍了移动网格的国内外研究现状,对各种关键技术的研究成果进行了深入分析。最后对移动网格的发展进行了归纳,提出移动网格研究对象的扩展,即通过有线方式连接的普通节点如PC机也应容纳到移动网格中,并基于覆盖网的思想提出分布式体系结构。

一类奇异摄动对流扩散边值问题的移动网格方法

考虑一类非守恒形式的对流扩散边值问题.为了对其数值求解,采用移动网格方法,使用了两种迎风差分格式(一般迎风格式和中点迎风格式).采用的网格有(N+1)个节点并初始化为均匀网格,其节点采用一种迭代算法来自适应移动,该算法等分布分片线性数值解函数弧长.用数值试验证实了该方法产生的数值解是关于摄动参数ε一阶一致收敛的,从而表明了方法的精确性.

移动网格中负载自平衡的集群式边缘流媒体服务器

迅速发展的3G网络和覆盖范围可达整个城域的Wi-Fi网络的逐渐普及,使移动网络环境中对流媒体服务的需求迅速增长.由于移动用户主要依赖Internet上的流媒体服务资源提供服务,所以位于无线网络和Internet交界处的边缘流媒体服务器可以充当桥梁和缓冲区,对于降低网络负载和提高服务质量有显著的效果,因而提出一种新的集群架构的边缘流媒体服务器(CESS)的设计,而且针对集群服务器中最重要的负载均衡问题做了分析和测试,提出了一种新的MCLBS缓存替换算法来使CESS能够达到自适应的负载均衡.最后,实验测试和结果分析证明,相对于传统的缓冲替换算法,MCLBS算法更适合集群式的服务器体系结构,在同样的条件下,缓存命中率明显提高,大大降低远程服务器的带宽.

移动网格计算综述

介绍了移动网格的研究现状及相关技术,包括基本概念的诠释,移动网格实现的技术难点,分析了移动设备在移动网格中的双重角色,提出了移动网格可行的体系结构、国内外的研究进展,并对移动网格巨大的应用前景进行了预测和分析。

移动网格体系结构及其资源选择方法

针对移动计算和网格计算的发展现状及其融合趋势,在分析现有移动网格架构的基础上,提出一种新的移动网格的集成框架,包括基于资源代理、服务代理和网关的移动网格的体系结构和逻辑构成,探讨了移动网格资源的基于客户请求的资源选择和分配办法,并列举了移动网格的应用实例。结果表明,通过代理和网关可充分利用移动网络的灵活性和有线网格的资源丰富性,实现移动网格资源的无缝访问和共享。

一类奇异摄动对流扩散方程组的自适应移动网格方法

针对一类奇异摄动对流扩散方程组问题,利用有限差分方法,提出了求解这类问题的自适应移动网格方法,并给出了移动网格的迭代算法和一阶后验误差估计.数值实验验证了所得的理论估计.

在Crank-Nicolson格式下解对流扩散问题的移动网格方法

对一类含源项非定常奇异摄动对流扩散问题,作者构造了移动网格下的Crank-Nicolson差分格式,介绍了移动网格的网格迭代方法和算法,并通过数值实验实现了算法,将求解的误差与均匀网格下求解的误差相比较,证明了在移动网格下运用Crank-Nicolson差分格式求解这类奇异摄动问题能有效的克服数值振荡,得到较好的结果.

求解带自由面渗流问题移动网格法的改进及其工程应用

采用有限元固定网格和移动网格相结合的方法,求解带自由面的坝体稳定渗流问题。本方法是针对一般坝体的结构,在有限元网格生成之后,又自动生成了网格移动所需的信息,实现了网格在迭代计算中随自由面的变化自动均匀移动;讨论了网格奇异的不同类型,提出了避免单元形状怪异的移动网格方法;在欧拉空间中分区记录坝体不同的渗透性能,在网格移动到新位置后,自动识别网格所在的物性空间,从而确定单元在新位置上的渗流系数。本文将该方法应用到吉林丰满混凝土重力坝防渗加固的实际工程当中,在考虑大坝原有防渗措施的前提下,利用数值分析,研究了防渗芯墙对大坝渗流性能的影响。计算结果表明,加芯墙后坝体自由面位置明显下移,湿水部分大为减少,坝基扬压力没有明显提升,下游出水点位置没有明显下降。计算过程表明,本文方法及措施具有很好的收敛性与稳定性,且收敛性与自由面初始位置的选择无关。

拓扑感知的移动网格节点聚集算法

针对移动网格的特点提出基于超级节点的覆盖网络模型,对节点聚集问题进行形式化描述。提出的聚集算法以分布式网络坐标系统为基础,由查找聚集、建立新聚集和超级节点连接三部分组成。节点在加入移动网格时首先要寻找最近距离的聚集加入,在网络规模较小时采用简单的禁忌搜索算法来寻找归属聚集,而在网络规模较大时采用改进的粒子群算法寻找归属聚集。在加入聚集时考虑节点间距离和节点容量参数,从而能够满足应用相关的延时要求并实现良好的负载平衡。算法体现了分布式、自适应、轻量级的特点。仿真实验分析了不同参数对算法性能的影响。

基于网格节点移动协议的HWSN覆盖率增强研究

针对异构无线传感器网络(HWSN)初始部署和运行过程中的覆盖率问题,提出一种基于网格节点移动(MGN)的HWSN协议。首先将网络分成若干个网格矩阵;然后在每个网络运行周期,对网格中节点数目和节点能量进行检测;最后根据检测结果,唤醒或睡眠部分节点,并移动其他节点来均衡各个网格,从而扩大节点的覆盖率并延长网络寿命。仿真结果表明,相比其他几种较为先进的协议,本协议具有更高的网络覆盖率,显著延长了网络寿命。

基于移动网格点云精简算法的研究

针对三维激光点云数据精简问题,提出一种基于移动网格划分的精简算法。基本思想是首先将点云模型空间网格化,再依据距离阈值对网格进行二次网格划分,利用权重值大小筛选出合适点,最后移动点云模型包围盒最小点位置,重新进行二次网格划分和点云筛选,最终完成点云的精简。实验得出,可移动网格划分的点云精简算法在精简效果与时间效率上均具有显著的优势。

二维非均匀介质移动网格的射线追踪算法

１９８５年Ｌａｎｇａｎ等人提出的方法是一个非均匀介质射线追踪的有效算法，它广泛用于地震层析成像的正演过程中。计算时它需要对非均匀介质进行网格划分，射线追踪时需要确定追踪的下一个网格的编号，这使程序复杂化且耗费机时。在Ｌａｎｇａｎ方法的基础上，本文提出了一种移动网格的射线追踪算法，这种方法实际上不需要对介质进行网格划分，理论和实算均表明，该方法程序简单，节约计算机内存，在保证计算精度的条件下，提高了计算效率。