一种分布式的点球弹簧修匀法并行方案

针对非定常流体模拟中的网格变形问题,提出一种基于MPI的分布式并行的网格变形算法.算法对初始网格进行分区,并在分区之间构建共享单元层.在分区内采用点球弹簧修匀法(Vertex-Ball Spring Smoothing,VerBSS)对网格进行变形,相邻分区的边界通过通信进行同步.上述算法在求解过程中保留了节点之间的连接性和VerBSS离散求解的特征,具有较高的变形效率.算例结果表明,上述并行方案变形能力较强,并具有较高的并行效率,适合求解大变形、大规模的网格变形问题.     

基于简化和细分技术的三角形网格拓扑优化方法

由于采用自动生成技术得到的网格往往不能满足数值模拟和仿真的要求,为此基于网格简化和细分技术,提出一种简单、高效的三角形网格拓扑优化方法.首先根据边折叠简化算法对三角形网格进行简化,得到具有较好拓扑连接关系的粗网格;然后对简化后的粗网格进行细分,引入具有良好节点度的新节点;最后再进行简化,直到网格的节点数达到给定的阈值.实验结果表明,该方法可以很好地改善网格的拓扑连接关系,与网格修匀技术结合能够大幅度提高网格的质量.     

多重网格方法求解两类Helmholtz方程

详细给出了多重网格方法的实现过程,借助正定Helmholtz方程及不定Helmholtz方程的求解来探讨多重网格方法的特性。对多重网格V环、W环以及F环三种不同迭代格式的收敛效果进行了对比。通过正定Helmholtz方程的求解,发现多重网格的确有很高的计算效率。对于不定Helmholtz方程,随着波数的增加,利用多重网格方法得到结果不收敛,原因出在细网格光滑和粗网格矫正过程。如何针对此问题对多重网格进行有效改进还有待进一步研究。     

多层次优化的网格曲面离散样条曲线设计方法

为同时满足鲁棒性、高效性以及广泛适用性等要求,提出一种基于多层次优化的网格域样条曲线设计方法.该方法放松了曲线严格位于曲面的约束,仅将曲线的离散控制点置于流形空间,并采用内点法的思想,运用基于块坐标下降法的全局优化方法进行数值求解,最后借助局部参数化将曲线段映射到网格曲面.在此基础上,文中提出由粗到细的多尺度层次求解策略,不仅能够更为准确地估算离散微分算子,提高求解精度,而且能够减少挪动采样点的计算量,提升求解效率.收敛性分析实验表明,多层次优化方法能够快速收敛,并在多尺度策略下获得更为光滑的结果.和现有的投影法和光顺法相比,该方法效率更高,且在可控性、普适性和鲁棒性上均表现出一定的优势.     

参数曲面网格生成的改进波前法

采用从曲面两条边界向曲面中心推进的方法．避免了常规波前法中由于曲面角点的不良形态导致网格规划的失败和生成低质量网格．提出了一种新的节点生成方法,直接在三维空间中生成节点,然后映射到参数平面,使得在平面上进行节点及单元的合法性检查成为可能．针对从两侧推进的波前法,给出一种新的判断网格收敛的疗法．算例表明．文中方法易于实施、稳定性好,生成的网格质量高．     

一种基于Delaunay背景图改进的网格变形方法

针对Delaunay网格变形方法中因计算网格点在背景网格中映射不够精细导致的大变形失效问题,提出了一种改进后的网格变形方法,旨在进一步提高大变形情形时变形后的网格质量。该方法将原始的Delaunay网格变形方法中的背景网格远场边界进行加密,增加了映射背景网格单元的数量,改善了计算网格在背景网格中的映射精细程度,从而提升了变形后网格的质量。通过一正方形网格变形基础算例和30P30N三段翼型流场网格变形算例分别进行了测试与验证,结果表明该改进方法可以在保证计算效率的前提下,显著提升大变形时变形后的网格质量。与原始的Delaunay网格变形方法相比较,改进后的网格变形方法变形能力较强,所生成网格质量较高。     

飞机蒙皮拉形模拟中上压模具网格的生成技术

为了解决飞机蒙皮拉形有限元仿真中上压模具(简称上模)与下模具(简称下模)型面网格间的协调问题,提出了以切割下模网格、调整不良网格、生成圆角和侧壁、单元与节点重新编号、网格厚向偏移等为主要步骤的上模网格生成过程.在切割下模网格时,根据被切型面网格的节点及其所在单元相对于切割平面的位置来判断该单元是否属于上模网格,并对单元与节点进行相应处理;对切割后的不良网格进行了形状与法向的调整,并在网格切割线位置按照给定宽度生成圆角单元,按给定的最大高度及高度方向上的单元数量生成侧壁单元;采用图论法对节点及单元重新编号,再按照零件厚度沿网格的法向进行网格偏移.对复杂的S形蒙皮、进气道蒙皮和翼身融合蒙皮的上模网格模型的生成进行验证的结果表明,采用文中提出的生成过程与方法能够顺利地生成与下模网格面相协调的上模网格.     

综合指数法的信任网格动态综合评价模型

在网络安全问题的研究中,信任评价是网格安全领域中的难点内容.为了保障信息网格领域中节点的可靠性、解决传统信任评价模型不能有效评估节点综合信任度的问题,保证网络传输的安全性,利用综合指数法,对网格节点的直接、间接信任度、时间衰减度建立了一种综合信任评价模型.模型可从网格实体间交互情况提取信任信息,从而综合评价某节点的总体信任度.通过设置系统阈值对网格中的实体进行交互控制,并进行仿真.仿真实验表明,信任管理模型能够提高信息网格中任务运行的成功率,有效的减少网格环境的不确定性对任务执行的影响,确保了网络的安全.     

基于规则网格的层次化布料动态模拟方法

在布料动态模拟仿真过程中,收敛速度和模拟效率是两个核心指标,可以很好的反应布料在动态过程中的模拟效果。针对布料动态模拟中的收敛速度慢、模拟效率低的问题,提出了一种基于规则网格的层次化模拟方法,实现了基于位置的层次化动态模拟。在该方法中,利用层次化思想在原始网格的基础上构建层次化约束网格,在这个过程中,可以采用不同的决策函数对网格进行精简,构造出更加满足目标要求的约束网格,在构造完成后利用提出的权值关联模型对各层次进行再矫正。在模拟过程中,原始网格利用层次化约束网格从最粗层到最精细层进行收敛矫正,有效避免了传统为提高收敛速度而单一的增加约束矫正迭代次数的问题。为了检验模拟性能,布料在周期钟摆风场下进行了实验。实验表明,在基于规则网格的层次化方法模拟下,能很好的解决传统模拟的约束震荡问题,并且效率高,稳定性好。     

一种基于遗传算法的网格任务调度算法

任务调度算法是网格计算研究的一个重要方向,已被证明是一个NP完全问题.提出了一种新的网格任务调度算法.该算法基于遗传算法,为加快算法的收敛速度,在生成初始种群时优先分配关键路径上的任务;由于资源间存在着通信延迟,引入任务复制方法,并结合遗传操作控制任务复制的深度,可以减少任务之间的通信开销,缩短整个调度的完成时间;最后进行优化操作,减少冗余的任务复制.模拟实验结果表明,该算法在收敛速度和调度完成时间均优于普通遗传算法.     

基于蚁群遗传算法的网格资源调度研究

传统的资源调度算法在网格环境下存在一定缺陷,如不能很好地平衡资源节点的负载,不能很好满足用户服务质量需求等.为了提高网络质量,应用遗传算法全局快速收敛的优点,将遗传算法融入到蚁群算法的每一次迭代中,使之具有很强的全局搜索能力,以加快算法的收敛速度,提出了在价格机制驱动下,应用蚁群遗传算法进行网格资源调度的算法.仿真实验结果表明,在价格机制驱动下,应用蚁群遗传算法进行网格资源调度可以减少系统总执行时间和任务完成时间,系统负载均衡度好,提高了资源调度效率,在网格环境下,算法具有稳定性和高效性.     

耦合无网格迦辽金与质点弹簧实现软组织形变仿真

软组织形变仿真是虚拟手术系统的关键技术.针对目前软组织形变仿真方法存在的问题,基于黏弹性力学模型提出了无网格伽辽金(EFG)与质点弹簧(MS)耦合的软组织形变仿真方法.在手术区域即大变形和拓扑改变区域采用EFG,其他区域采用MS方法,2个区域之间建立过渡单元;在过渡单元内建立过渡节点,根据过渡节点必须满足位移和力平衡条件来实现2个区域的无缝耦合.对人体肝脏的形变仿真实验结果表明,该方法是有效的.     

拓扑优化变密度法的灰度单元分层双重惩罚方法

在连续体结构拓扑优化中,应用敏度过滤法可有效地去除数值不稳定问题,但易出现优化结构边界灰度扩散现象.为了获得边界清晰的拓扑结果,提出一种变密度法的灰度单元分层双重惩罚方法.该方法通过调节不含敏度过滤的SIMP优化算法中的惩罚因子,对过滤后单元敏度进行修正,加速中间密度单元向0或1的离散状态逼近.为了加快这个过程,将该方法与分层网格细分策略相结合,优化从一个粗的有限元网格开始,利用单元密度等效映射方法将粗网格求解优化问题的结果映射为同一问题具有更细网格的初始输入,通过减少优化过程中的计算消耗,在取得具有清晰边界拓扑结构的同时提升优化过程的收敛速率.采用不同方法求解MBB梁,对最终优化结构中所含的中间密度单元数量和优化所需时间消耗进行对比;利用不同网格划分下的悬臂梁算例验证该方法的网格依赖性.结果表明,结合分层双重惩罚的SIMP算法在保留原始求解稳定性的同时,能获得具有清晰边界的拓扑构型,并提升收敛速率.     

面向飞行器概念设计的动网格技术

在弹簧近似光滑法和局部网格重构法两种动网格方法的基础上,结合类型函数/形状函数方法,针对飞行器概念设计阶段方案多变、参数变化快的特点,对二元机翼随参数变化的翼型提出了相适应的动网格方法.该方法根据参数的影响,将变动的边界信息传递到网格上,网格随之迭代变化.相对于常用动网格方法,该方法具有更强的参数表现力和适应力,使得网格生成更快速.对类型函数/形状函数转换方法(CST)拟合的NACA2415翼型在不同迎角情况下的低速湍流流动进行了数值模拟.计算结果表明,该动网格技术较好地模拟出了翼型的流动特性,较准确地得出了翼型的气动力系数,对飞行器概念设计阶段的参数确定具有实用价值,显示了该动网格方法的准确性和便捷性.     

用于图像重构的代数多重网格算法

通过分析代数多重网格(algebraic multi-grid,AMG)算法中粗网格提取过程,提出了一种基于代数多重网格算法的图像重构算法.在代数多重网格算法的粗网格序列中,下一层粗网格保留上一层网格的强连接部分.将这种机制运用到图像,提取的粗网格可以较好的保留图像的有效信息部分,在图像变化剧烈的细节区域网格点分布不均匀,平滑模糊部分网格点分布均匀一致.以粗网格像素点进行插值,可以得到较好的重建结果.以均方误差为评价参数,与小波算法进行了比较,比较结果表明该算法在一定程度上优于传统的小波算法,且有一个图像融合应用实例,优于小波融合方法.     

网格图形编辑的样条方法

提出基于样条的网格图形编辑方法,首先在网格表面附近构建近似的样条曲面,同时预计算网格顶点在样条上的对应点处局部标架下的坐标表示,并作为不变量在变形中进行保持;然后编辑样条的位置和形状,利用局部标架和细节坐标重建变形后的网格,同时进行网格光滑和网格细分,改善变形效果,以实现复杂模型简单快捷的编辑/变形.方法在保细节的同时允许对网格在多个尺度下编辑.实验结果表明,融合了样条的三角网格方法较传统的样条编辑方法可避免产生过多的控制点,大大地简化了操作.     

三维对流扩散方程的多重网格算法研究

研究了三维对流扩散方程基于有限差分法的多重网格算法。差分格式采用一般网格步长下的二阶中心差分格式和四阶紧致差分格式,建立了与两种格式相适应的部分半粗化的多重网格算法,构造了相应的限制算子和插值算子,并与传统的等距网格下的完全粗化的多重网格算法进行了比较。数值研究结果表明,对于各向异性问题,一般网格步长下的部分半粗化多重网格算法比等距网格下的完全粗化多重网格算法具有个更高的精度和更好的收敛效率。     

径向基/超限插值结构网格运动方法中的变形一致性问题

针对径向基函数插值和超限插值的结构网格运动方法(RBF_TFI)中变形一致性问题引起的空间网格棱线扭曲和网格单元交叉现象进行深入分析,并依据分析结果提出一种改进的RBF_TFI结构网格运动方`法.首先基于HIRENASD机翼模型计算网格绕y轴旋转30°的算例,从变形网格质量、棱线交叉点位移误差与空间棱线扭曲等方面分析了不同基点选择方案中变形一致性问题产生的原因;然后将与物面相连的空间棱线定义为边界棱线,并采用三次样条插值的方式更新边界棱线上网格点的坐标.使用HIRENASD算例对文中方法的效果进行了验证,结果表明,该方法能够消除变形一致性问题引起的棱线扭曲现象,有效地避免变形网格出现交叉和产生负体积单元.     

平面自动布点及Delaunay三角形网格生成

文中给出了一种区域内布点的自动生成算法,可从背景点云中逐个选出符合区域几何特征的内部节点,其疏密变化通过边界点上的节点间距函数进行控制。最终生成的内部点云和边界点既可以用来做无网格计算,也可以结合波前推进法生成Delaunay三角形网格。通过对网格生成算法的改进,算例表明该算法得到网格具有很好质量。     

基于网格服务的GEP分布式函数挖掘算法

提出了一种基于网格服务的GEP分布式函数挖掘算法(DFMGEP-GS),它将网格服务与GEP算法相结合,既成功地实现了在网格平台下的GEP函数挖掘,又提高了每个网格节点上GEP算法的全局寻优性;同时证明了在网格环境下由局部数据模型生成全局数据模型的方法.仿真实验结果表明,对于函数类型已知的数据,随着数据集的增大,在成功挖掘到目标函数的情况下,DFMGEP-GS算法的平均耗时最少,而且随着网格节点的增加,DFMGEP-GS的收敛速度最大提高了约17倍;对于函数类型未知的复杂数据集,DFMGEP-GS算法挖掘所得到的模型的误差最小.