用紧支径向基函数传递固体域耦合数据的方法

针对热-电场耦合仿真计算中非匹配网格之间的数据插值问题,提出了一种基于紧支径向基函数点插值的数据传递方法。推导了数据传递矩阵,根据所提出的数据传递方法编制了非匹配网格之间数据传递计算程序,以若干组非匹配网格之间的温度插值为例进行了验证,并分析了不同参数对计算时间及精度的影响,结果表明,算法效率较高,计算误差较小,适用于以热-电场耦合为代表的固体域耦合非匹配网格间的数据传递计算。     

基于紧支径向基函数的固体域耦合数据传递方法

针对热-电场耦合仿真计算中非匹配网格之间的数据插值问题,提出了一种基于紧支径向基函数点插值的数据传递方法。推导了数据传递矩阵,根据所提出的数据传递方法编制了非匹配网格之间数据传递计算程序,以若干组非匹配网格之间的温度插值为例对本文所提方法进行了验证,并分析了不同参数对计算时间及精度的影响,结果表明,本文算法效率较高,计算误差较小,适用于以热-电场耦合为代表的固体域耦合非匹配网格间的数据传递计算。     

基于迎风型有限体积法的非结构化网格流场格心数据高质量体绘制方法

在计算流体力学领域,对复杂流场进行数值模拟时常用非结构化网格划分空间,并广泛采用迎风型有限体积法求解流场.该方法将数值解存储在非结构化网格单元(控制体)中心,产生格心数据,并假设物理量在相邻单元邻接面上形成"间断".然而,在可视化此类数据时,目前的重构方法破坏了间断约束,导致"流间断"信息丢失,严重制约了绘制质量.为此...     

基于网格质量反馈的弹性体动网格改进研究

高鲁棒性的动网格变形方法是求解包含运动边界的非定常流场问题的关键技术。基于经典的弹性体动网格方法，引入两种设计合理、评价效果较好的网格质量参数——Patrick网格质量参数和Baker网格质量参数，从网格质量反馈优化的角度对经典方法作出改进，提出了一种基于网格质量反馈的改进弹性体动网格方法。结合NACA0012翼型的大角度俯仰运动，对比研究改进方法与经典方法的变形能力，整个过程中改进方法均保持更好的平均/最小网格质量，尤其在大俯仰角90deg时，经典方法的平均、最小网格质量降幅均是改进方法的4倍之多，且机翼尾缘处的网格扭曲严重，而改进方法仍与初始网格保持了较好的一致性，具有更高的鲁棒性。作为例证，分别计算了二维NACA0012翼型、三维ONERA M6机翼的俯仰振荡绕流，并与实验结果及流场规律进行对比，结果表明：基于网格质量反馈的改进弹性体法能够显著提高变形网格的鲁棒性，在大幅度的变形下保持较高的网格质量，对多维流场的求解均可取得精确结果，可为非定常流场问题的求解提供有力支撑。     

高效计算网格壁面距离的KD树方法

计算流体动力学的一些领域中经常要用到流场点到壁面的最小距离,为了提高壁面距离计算的精度和效率,将KD树应用于非结构网格的壁面距离计算,计算了若干三维外形的壁面距离,结果表明:基于KD树的网格壁面距离计算方法鲁棒性好,计算效率和结果精度高,适应复杂外形的能力强;算法的通用性好,可以拓展应用到多种网格类型。     

弹道导弹主动段变换打击目标的闭路制导研究北大核心

提出了弹道导弹主动段变换打击目标的概念。为了实现弹道导弹变换打击目标的制导目的,提出了基于网格离散的闭路制导方法。将二级段和可攻击区域进行网格离散,把节点插值参数存储到弹上。导弹在变换打击目标时,通过插值的方法求解需要速度,进行闭路制导。仿真结果表明,该方法能够有效控制导弹完成变换打击目标的任务,制导精度较高。     

弹道导弹主动段变换打击目标的闭路制导研究

提出了弹道导弹主动段变换打击目标的概念。为了实现弹道导弹变换打击目标的制导目的,提出了基于网格离散的闭路制导方法。将二级段和可攻击区域进行网格离散,把节点插值参数存储到弹上。导弹在变换打击目标时,通过插值的方法求解需要速度,进行闭路制导。仿真结果表明,该方法能够有效控制导弹完成变换打击目标的任务,制导精度较高。     

网格质量反馈的弹性体动网格改进

高鲁棒性的动网格变形方法是求解包含运动边界的非定常流场问题的关键技术。基于经典的弹性体动网格方法,引入两种设计合理、评价效果较好的网格质量参数——Patrick参数和Baker参数,提出了一种基于网格质量反馈的改进弹性体动网格方法。结合二维NACA0012翼型、三维ONERA M6机翼大角度俯仰运动,对比研究改进方法与经典方法的变形能力,改进方法能够保持较好的网格质量,尤其在最大变形时,可以有效改善较差网格单元,具有更高的鲁棒性。计算了NACA0012翼型、ONERA M6机翼的俯仰振荡绕流,并与实验结果及文献进行对比,结果表明,基于网格质量反馈的改进弹性体法能够显著提高变形网格的鲁棒性,可为非定常流场问题的求解提供有力支撑。     

网格参数与离散格式对潜艇阻力预报精度的影响

借助于计算流体力学软件,生成了2组不同网格数量和壁面Y+值的网格模型,并对潜艇周围流场进行了数值模拟,得到了不同航速下的潜艇阻力,然后结合试验数据进行了对比分析。研究发现:一阶精度离散格式的阻力计算结果误差过大不可信,而对于不同的离散格式,网格的细化都能提高计算精度;当网格模型壁面Y+值控制在200以内且采用二阶精度离散格式计算时,较稀的网格模型也能得到误差小于3%的计算结果。     

CFD在高速滑行表面性能预报中的应用

针对滑行表面数值预报结果中船底出现异常水气分布的问题,基于三种常用CFD软件FLUENT、CFX及STAR-CCM+研究了VOF界面插值格式、网格类型及数目等因素对滑行表面性能数值预报的影响,并提出相应改善数值计算模拟的具体措施。研究表明:基于相同的结构化网格及计算设置时,采用几何重构界面插值格式预报滑行块的阻力及底部水气分布上最为准确,CICSAM格式次之,修正HRIC格式最弱。通过选择合理的网格类型及网格数目也可以改善滑行船体性能预报精度。CFX采用四面体网格,STAR-CCM+采用多面体网格可以较为准确预报滑行艇体的流场和阻力。建议在滑行艇的阻力及流场预报中采用几何重构的VOF界面插值方式,选择合理的网格类型并进行适当的网格加密可以提高水气界面捕捉的精度,减小阻力预报的误差。     

跳跃-滑翔弹道扰动引力自适应网格快速赋值方法

为实现高超声速跳跃-滑翔弹道扰动引力的快速赋值,提出自适应网格赋值模型,并根据反距离加权理论,优化广义延拓逼近算法,对模型的逼近误差进行分析。该赋值模型的网格划分为两级,第一级网格根据标准弹道空域进行划分,第二级网格根据滑翔导弹实际弹道在线生成。根据一级网格节点数据,通过优化广义延拓逼近算法计算二级网格节点数据,最后根据二级单元内插计算实际弹道点的扰动引力值。仿真结果表明:在同等大小的网格划分下,优化广义延拓自适应网格模型的逼近精度高于一般赋值方法;在同等精度要求下,该赋值模型的最大单元格边长大于一般赋值方法,从而减少了单元格划分数量,进而降低弹上数据存储量;针对不同滑翔方向以及不同滑翔距离的跳跃-滑翔弹道,该模型逼近误差对应的落点偏差小于5 m,具有较好的适应性。该赋值模型在满足计算速度的前提下,提高了传统赋值方法的逼近精度,降低了弹上存储量,具有一定的工程应用价值。     

CPU-GPU协同加速Kriging插值的负载均衡方法

Kriging插值算法被广泛应用于地学各领域,有着极其重要的现实意义,但在面对大规模输出网格及大量输入采样点时,不可避免地遇到了性能瓶颈。利用Open CL和Open MP在异构平台上实现了CPU与GPU协同加速普通Kriging插值。针对Kriging插值中采样点的不规则分布及CPU和GPU由于体系结构差异对其的不同适应性,提出一种基于不同设备间计算性能的差异和数据分布特点的负载均衡方法。试验结果表明,该方法能有效提高普通Kriging插值速度,同时还能节约存储空间和提高访存效率。     

支持QoS的无线Mesh网络机会路由优化算法

针对空中骨干Mesh网络资源有限、计算能力相对不足的特点以及传统简单机会路由(Simple Opportunistic Adaptive Routing,SOAR)路由算法未充分考虑负载均衡与不同业务服务质量(Quality of Service,Qo S)保障需求差异性的问题,提出一种支持业务区分的改进型SOAR路由算法。该算法在考虑链路拥塞控制和负载均衡的基础上,定义综合预期传输次数来描述链路的综合状态,有效降低网络拥塞概率;同时根据传输业务类型的不同,设计一种基于层次分析法的路由选择策略,实现路径选择与业务类型的动态匹配。仿真结果表明,在重负载条件下,改进型SOAR路由算法相比传统SOAR路由算法其时延、吞吐量和吞吐率性能明显提升。当网络中存在不同类型业务时,改进型SOAR路由算法能够根据业务Qo S保障需求的差异性自适应选择最佳传输路径。     

基于双向映射的非网格型全向图展开插值方法

原始的全向图存在严重的同心圆环状变形,通常需展开为更适合人眼观察的柱面全景图像。结合折反射全向成像特点,提出一种基于双向映射的全向图展开为柱面全景图像的插值方法,通过光路跟踪得到图像间的坐标映射关系,将所要生成的柱面全景图中每一点正向映射到原始的全向图中,确定插值邻域点;将这些邻域点逆向投影到柱面全景图中,针对邻域点在柱面全景图中呈非网格型分布的特点,采用非均匀二维插值算法进行图像插值运算。该方法既准确地定位插值邻域点,又避免了全向图的非线性畸变对邻域点权重计算的不利影响。实验证明该方法能有效提高插值精度和展开后图像的质量。     

结合实时数据产品与北斗短报文的厘米级海洋精密相对定位

针对远海精密定位的广泛需求和传统精密定位服务费用昂贵的问题,提出利用北斗短报文设备传输导航观测数据,结合实时服务数据产品,以实现海洋的低成本厘米级精密相对定位。为了克服短报文传输频率低的缺点,采用融合空间相对定位和精密单点定位两种技术来加密分钟间隔以外的坐标,避免了传统时间基线法加密坐标存在的误差累积现象。分别基于静态和动态海洋观测数据进行仿真实验,结果表明,新方法无论在水平方向还是垂直方向上,都可以实现厘米级定位,且对时间间隔不敏感。     

迭代插值FPFH特征点云配准算法

针对三维激光扫描点云数据的配准问题,提出了一种基于FPFH特征的迭代插值配准新方法。配准过程中考虑到点云数据获取时,受扫描仪分辨率影响,点云局部或整体密度偏小,两次测量点云数据的相同位置不存在完全相同的点,以致对应点之间存在误差。为减小误差对配准精度影响,引入迭代插值方法,增加点云整体密度。配准过程通过计算关键点处FPFH特征寻找对应相关关系求得粗配准旋转平移矩阵,再使用ICP算法进行点云的精确配准。实验结果表明,改进的配准方法简单、稳定可靠、计算速度快且计算复杂度小,对实现点云配准具有实用价值。     

一种参数曲线实时数控插补计算新方法

根据参数曲线数控插补原理,指出了Taylor展开算法、"参数-弧长"分段拟合算法等常用的参数曲线直接插补算法存在理论上的局限性.给出了一种新的基于牛顿迭代计算的参数曲线直接插补方法,并给出了算法流程.新算法稳定性好、收敛速度快、运算量小、计算结果精度高.仿真实验表明,同Taylor展开法相比,能够在计算量相当或增加不大的情况下将插补进给速度波动率减小102～107倍.     

基于径向基代理模型的序列优化中自适应再采样策略

针对径向基插值代理模型样本点预测误差为零时无法获得误差函数进行序列再采样优化的问题,将样本点分布约束引入序列再采样过程,利用潜在最优解加速收敛性,提出一种适用于径向基插值代理模型序列优化的再采样策略,该策略兼顾仿真模型的输出响应特性与样本点的空间分布特性。仿真结果表明,使用该在采样策略后,算法寻优效率和精度均优于传统基于代理模型的优化方法,在对最优解进行有效预测的同时,能显著减少原始模型计算次数。     

雾化过程的多尺度仿真算法

提出了一种雾化过程多尺度仿真算法:对大块液团运动,采用流体体积法直接模拟;将与网格尺度相当或更小的液滴简化成粒子,采用一种基于虚网格的拉格朗日粒子法进行追踪;湍流运动采用了湍流动能单方程输运模型的大涡模拟。基于新算法开发了一套仿真程序,并对此程序进行了验证,对影响模型精度的重要参数进行了深入研究。采用该算法对单股射流的雾化过程进行了仿真,雾场的瞬态和统计特性分析表明,仿真结果与试验结果吻合较好。