任意多边形的非结构网格快速生成算法研究

对于包含大尺度运动边界的CFD数值模拟,网格重构是其中的关键,快速稳定的网格生成技术是其中的重要组成部分。建立了基于有向边的适用于任意多边形的快速三角初始化算法;证明了最长边剖分网格细化算法在一定条件下发散,并结合Delaunay边交换技术使细化算法封闭;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,算法具有较好的鲁棒性和高效性。     

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。     

面向复杂几何模型的多级并行四面体网格生成算法

高性能计算机的快速发展为数值模拟提供了必需的硬件环境,数值模拟领域对网格的需求已高达数十亿到数百亿量级,而网格生成作为数值模拟的重要一环,其发展则相对滞后,很难满足并行数值模拟求解器对大规模网格的需求。本文面向复杂几何模型提出一种多级并行四面体网格生成算法,该算法首先基于模型的几何特征建立网格的尺寸场,并基于尺寸场和几何实体间的邻接关系对几何实体进行分组,将分组后的几何实体分配到不同的计算节点,在计算节点间采用前沿推进法实现三角形面网格的并行生成,然后在计算节点内对三角形面网格进行二级区域分解,将分解后的子网格分配到各进程中,最后在进程内采用多线程并行方法实现四面体网格的并行生成。通过实际应用三峡大坝模型进行验证,该算法具有良好的并行效率和可扩展性,可以在数千处理器核上实现十亿规模高质量四面体网格的并行生成。     

大功率船用减速器斜齿圆柱齿轮啮合仿真模型

利用大型有限元分析软件MSC.Marc的直接约束法,建立了某大功率船用减速器斜齿圆柱齿轮副多齿啮合的三维有限元非线性接触分析模型。基于该模型,对齿轮副进行了一个啮合周期内的准静态啮合仿真分析。计算表明,本文得到的结果非常符合实际啮合规律,也验证了模型的正确性。由于模型的特点,有望进一步应用于齿轮的动态啮合分析。     

一种基于博弈论的无线网状网络路由与信道分配联合优化算法

无线网络中的路由与信道分配可极大地影响网络的性能.为了解决无线网状网络中的路由与信道分配问题,提出并研究了一种称为CRAG(基于博弈论的无线网状网络路由与信道分配联合优化)的方法.CRAG采用协同博弈的方式将网络中的每个节点模型化为一个弈者,每个弈者的策略为与其相关的路由与信道分配方案,收益函数为给定流量需求矩阵下的成功传输流量.弈者通过协同博弈来优化收益函数以最大化网络的吞吐量.基于NS3的仿真结果表明,CRAG在收敛性、时延、丢包率和吞吐量方面优于其他当前的算法,从而证明了协同博弈的方法可以用于无线网状网络的路由与信道分配联合优化,并有效地改进网络性能.     

多转子-轴承系统虚拟样机建模及仿真

以LMS Virtual.Lab Motion为开发环境建立了某传动箱多转子-轴承系统虚拟样机,导入PRO/E模型文件进行简化,建立实体模型。针对目前所建立的齿轮传动系统虚拟样机过于简化的情况,建立了考虑时变啮合刚度的非线性扭转振动模型。通过组合副和用户自定义程序,实现了齿轮副和轴承端的耦合振动模型。仿真结果表明:通过虚拟样机仿真的方法获得载荷谱是可行的,其可用于深入研究传动箱的振动分析、强度校核和寿命预测。     

基于新型非结构有限体积解耦算法的激波诱导燃烧数值模拟

把基于结构网格有限差分方法建立的化学非平衡流动模拟的新型解耦算法推广到基于非结构网格的有限体积法,从而可用于模拟复杂几何构型下的化学反应流动.对H2/ Air预混气体中激波诱导振荡燃烧的Lehr实验进行了数值模拟,计算得到的振荡频率与实验结果符合很好,表明计算方法具有时间和空间二阶精度.通过对不同几何外形发射体的计算发...     

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。     

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。     

激光熔覆搭接过程残余应力应变的有限元计算

激光熔覆过程中产生的残余应力与应变对熔覆层的裂纹开裂倾向有重要影响。利用有限元法对激光多道搭接过程熔覆层的残余应力和应变进行计算,计算过程中主要考虑瞬时温度变化引起的热应力、σ-ε曲线、有限元网格、力学边界条件4个方面。热应力主要在温度场计算结果的基础上求得;σ-ε曲线采用的是线性强化材料的弹塑性曲线;有限元网格主要采用分区划分的形式进行。通过计算,得到了搭接后的熔覆层上关键点的残余应力和应变分别为1 400 MPa和2.2×10^-2。结果表明：搭接熔覆层交界处的点产生焊趾裂纹的倾向最大,第1道熔覆顶点处产生横向裂纹的倾向次之。