基于图像八叉树的三维比例边界有限元多面体网格生成算法

基于图像八叉树方法,提出了平衡八叉树和多面体网格修剪相结合的三维比例边界有限元多面体网格算法,该算法根据结构尺寸建立恰好完全包含整个结构的立方体网格,再建立结构图像像素信息,根据像素信息,按照2∶1的平衡分割原则递归地进行等分,完成平衡八叉树网格生成。结构内单元网格完全保留,结构外单元网格删除,对于结构边界单元网格,提出采用面-立方体相交判断方法进行边界单元与结构边界相交面的筛选,搜寻结构单元与结构边界表面相交点,通过有序连接相交点形成边界单元切割面,再结合边界单元其他几个面,构成裁剪后的多面体单元。数值算例结果表明,基于本文算法生成的比例边界有限元网格计算结果具有较好的精度和边界适应性。

刚性伞稳定式子弹药的气动特性分析

结合数值仿真和柔性材料气动力修正算法,分析了刚性伞稳定式子弹的气动力特性。基于多面体网格模型进行了仿真,并采用有限体积法和SST(Shear-Stress Transport)湍流模型。飘带伞弹和丝绳伞弹的气动特性计算结果表明,由于飘带的摆振效应,亚音速时飘带伞弹的阻力系数大于丝绳伞弹,而超音速时由于飘带对弹底回流的阻滞,飘带伞弹的阻力系数小于丝绳伞弹。计算结果与试验数据的对比证明,本文所建立的分析方法是合理、可行的。

任意多面体的快速非结构网格生成算法

对于包含复杂气动外形的CFD数值模拟,网格生成是其中的关键,快速稳定的网格生成技术是其中的重要组成部分。建立了基于可视面的适用于任意多面体的快速初始化算法;改进了Delaunay生成算法后使用Delaunay改进生成算法细化网格,讨论了网格质量判定依据对网格生成的影响,通过开发Delaunay面交换技术优化网格生成过程;建立了基于顶点弹簧理论的网格优化方法,以提高网格生成的质量。结果表明,本文建立的算法效率较高。

网格类型对飞机空舱内部流场数值计算的影响

目前,CFD被广泛应用于预测飞机机舱内的气流组织状况。由于网格类型的选用会影响到计算的精度和成本,但是目前很少有研究分析不同网格对计算精度的影响。因此本文模拟了飞机机舱的设计工况,即等温强迫对流下的空舱环境,比较并评价了4种网格类型(六面体网格、四面体网格、十二面体网格、混合型网格)对飞机头等舱的流场环境计算结果的影响。结果表明:十二面体网格不能得到收敛的结果,因此不适用于飞机座舱的环境计算;在四种网格类型中,混合型网格计算消耗时间最短,为16.7h,计算结果与四面体和六面体网格的结果相对误差在10%以内,推荐优先使用;六面体网格与实验结果最接近,相对误差在15%以内,但是计算时间最长,为29.5h。通过本研究也表明:混合网格在网格过渡区域的截断误差为一阶量;而其他网格的截断误差均为二阶量,该误差在流场变化很大的地方会集中出现。因此在混合网格的生成过程中,应该尽量避免网格过渡区出现在流场变化强烈的地方。

一种基于点云数据的复杂地形CFD网格生成方法

针对CFD网格生成中地形数据精确度不高的问题,提出一种基于点云数据的复杂地形CFD网格生成方法.该方法引入七参数求解方法生成地方坐标点云文件,采用点—线—面—体方式生成地形网格,并基于多面体网格转换方法进行网格优化.实例验证结果表明,生成的地形网格与实际地形吻合度高、数据精确度高,适合用于后期的CFD精细模拟应用.

波前法网格生成中最后剩余多面体的剖分

在利用推进波前法实现三维网格自动生成中 ,在网格生成最后阶段 ,不可避免地遇到波前三角平面找不到相应顶点 ,而导致不能生成新单元的困难。本文通过将剩余多面体和与之相临的四面体单元合并 ,或者移动剩余多面体某个顶点的方式 ,给出了解决方法。

几个多面体网格剖分问题的NP难度证明

主要讨论了两类多面体网格剖分问题——网格表面单调剖分和地形多面体剖分.首先研究了判定一个多面体表面能否被剖分成k个单调片的问题,通过构造与SAT问题(satisfiability problem)相应的几何模型,证明出该判定问题是NP完全的,而与之对应的最优剖分问题是NP-hard的.然后将证明方法推广到地形多面体剖分的问题:将一个带洞多面体或者简单多面体剖分成最小数量的地形多面体,这两个问题都被证明是NP-hard的.

三维欧氏Steiner最小树的Delaunay四面体网格混合智能算法

Steiner最小树问题是组合优化中经典的NP难题,在许多实际问题中有着广泛的应用,而三维欧氏Steiner最小树问题是对二维欧氏Steiner最小树问题的推广。由于三维欧氏Steiner树问题的求解非常困难,至今为止的相关成果较为少见。本文针对该问题,利用Delaunay四面体网格剖分技术,提出了一种混合型智能求解方法,不仅可以尽量避免拓扑结构陷入局部最优,且对较大规模的问题求解亦有良好的效果。算法在Matlab环境下编程实现,经实例测试,获得了满意的效果。

波前法有限元网格生成中Schnhardt类多面体的剖分

基于推进波前法实现三维有限元网格自动生成中 ,在网格生成的最后阶段 ,不可避免地遇到Sch nhardt类型多面体 ,波前三角平面找不到相应顶点 ,从而导致有限元网格自动生成的失败 .本文通过移动剩余多面体某个顶点的方式 ,使Sch nhardt多面体的某一边成为凸边 。

基于角度权伪法矢量的带符号距离计算

光滑封闭的曲面其表面法矢量长久以来一直被用于判断点是在曲面内还是在曲面外,但是,用三角形网格表示的物体由于在顶点和边不连续,因此在这些地方的法线没有定义。文中证明角度权的伪法矢量(由Thürmer和Wüthrich[1]提出)具有重要的性质,它可以用来判别点在网格内还是在网格外。计算点到网格的有符号距离的符号通常就由这个内—外信息来表示。除了理论结果外,我们使用有效的算法来计算点到网格的带符号的距离,实验表明当运行该算法时,符号计算的时间耗费可以忽略不计。

基于CFD仿真对过滤器优化设计

应用CFD软件对过滤器内部风道进行仿真模拟。对于复杂的内部结构采用了多面体网格,保证在结构复杂处的网格质量较高。通过分析内部的速度场和压力场,优化其内部结构,对比分析得到了性能更优的过滤器风道结构。

SSPS-OMEGA超大型球形聚光器结构拓扑构型与设计

为同时兼顾千米量级尺度空间太阳能电站聚光系统的在轨发射安装难度、光学收集效率、稳定性及结构工艺等多方面的因素,提出采用基于球面正多面体的经纬线划分法模块化构建球形聚光器。该方法不仅可实现基础划分单元分布均匀、规格种类少,降低在轨构建与运载发射难度。而且只要合理控制弧高等分数和基础划分单元的口径就可以同时保证聚光系统的光学收集效率。理论与仿真结果显示,当弧高等分数为24时,该划分法共有25种基础单元件,整个球面被分成5762块。并且此时模块化构建的实际球形聚光器的光学收集效率与理想球面相比基本保持不变,解决了太阳能电站聚光系统设计中存在的关键问题。