三维非结构运动网格的生成

采用Delaunay方法生成三维非结构网格,并对生成的网格进行了优化.采用局部剖分的方法来保证边界的完整性,不需要添加新的节点到原始表面三角形中.对于由于物体运动而产生变形的网格单元,用局部网格重新生成的方法来处理.     

一种新型非结构动网格技术及其在流动中的应用

从保证运动壁面附近网格质量的角度出发,通过建立边界标记算法计算当地弹簧倔强系数,建立了一种新型的、基于弹簧近似方法的非结构动网格技术。通过2个典型算例表明,此动网格技术计算量远远小于弹性体方法的计算量,但网格变形能力达到了同样水平。最后将该动网格技术与基于有限体积法的EULER方程求解系统耦合,计算了机翼与外挂物分离的流场,并给出了2个典型时刻的上下表面压力系数分布。计算表明,该方法是高效可行的。     

自适应方法在APFSDS干扰流场模拟中的应用

对常用的网格自适应方法进行总结分析,指出它们的不足,在此基础上,采用基于网格局部重构的网格自适应方法对网格进行自适应,用Delaunay方法生成三维非结构网格,并对生成的网格进行了优化.以基于格心的有限体积法为基础,空间二阶精度,采用LU-SGS隐式方法求解Euler方程,网格单元边界处守恒量通量的计算采用了Hanel方法,对NACA0012翼型绕流及脱壳穿甲弹弹托分离流场进行了数值模拟,取得了较好的结果.     

气动弹性及并行化求解研究

使用流固数值计算程序代码耦合的方法,将CFD与CSD耦合研究气动弹性的颤振现象.非定常气动力的CFD解法是基于非结构动网格上的ALE描述的三维Euler方程的有限体积法,结构颤振的CSD解法是基于有限元的线性模式叠加原理的机翼三维振动方程的求解.对用于非结构运动网格生成的标准弹簧近似方法进行了改进,提高了网格变形能力和网格质量.在CFD求解中,使用MPI 并行编程方法进行了网格区域分解并行化计算.针对AGARD445.6机翼的案例,进行了试验与计算数据之间的比对,并在运行中通过并行化编程,对耦合解算器的加速比以及并行效率进行了研究.     

加速弹丸诱导的非定常流场数值模拟

采用基于自动插点的Delaunay方法和局部网格重新生成方法所构造的含动边界自适应非结构二维网格和有限体积法,对冲击加速弹丸运动诱导的非定常流场进行了数值计算,讨论了非定常运动对波结构的影响。     

一种新的动网格更新技术及其应用

针对计算流体力学中的各种动网格更新技术进行了综合分析,提出了一种域动分层法的动网格更新技术,对该技术的原理进行了阐述.应用该方法对导弹在同心筒内的垂直发射过程以及液压缸的缓冲过程进行了数值模拟.结果表明,该方法正确可行,结果精确性较高,可实现含复杂外形流场情况下的动网格应用,相对局部网格重组法可使数值模拟速度加快2倍左右.     

多块变形网格在非定常计算中的应用

介绍了一种适用于包含运动边界非定常计算的高效多块贴体变形网格生成方法,在每块网格中变形网格生成采用基于弧长的超限插值生成方法,能够较好保持原始网格的正交性、光滑性和质量.在采用双时间步的非定常RANS解算器中发展了此网格变形方法.通过两段翼型襟翼俯仰振荡和导弹的纵向舵偏控制的非定常计算对此网格变形方法进行了验证.本方法生成的变形网格质量良好.     

导弹发射过程三维非定常数值模拟

针对计算流体力学中的各种动网格更新技术进行了综合分析,对域动分层法动网格更新技术的原理进行了阐述。应用该方法对同心筒发射装置内导弹发射过程的三维流场分布进行了非定常数值模拟,得到全流场参数在三维空间上的时间分布,并与试验结果进行对比分析,得到了该方法正确可行、可有效保证导弹发射过程模拟的计算精度及计算效率的结论。     

含高速运动弹丸的膛口二次燃烧并行数值模拟

采用多组分ALE方程时含有高速运动弹丸的膛口二次燃烧流场进行了数值模拟.采用网格局部重构的动网格技术处理了动边界引起的网格变化,对流项和化学反应项分别用HLLC格式和基元反应模型进行处理,在多台PC机组成的集群并行系统中,基于域分解的思想对膛口二次燃烧流场进行了数值计算.结果表明,基于网格结构重构的非结构动网格技术能够描述运动弹丸对膛口流场结构和性质的影响,分区并行算法提高了计算速度.     

基于变形网格技术的非定常流动数值分析方法研究

在多块结构网格的框架下,发展了一种基于改进的无限插值理论的变形网格技术并应用于非定常流动分析.主要采用隐式双时间方法对几种翼型的非定常运动进行了数值模拟,计算结果与实验吻合良好,验证了计算方法的有效性.最后简单介绍了变形网格技术在翼型结冰数值模拟中的进一步运用.     

基于动网格CFD技术的膛口弹前激波流场数值模拟

针对数值模拟弹丸膛内加速运动造成的网格变化,采用分块网格划分的整体运动处理方法和基于动态层变方法的结构动网格技术,保证了数值网格的质量。模拟弹丸膛内运动的弹前激波流场,并描述了激波流场的形成,发展过程,实现了含运动弹丸的膛口激波流场模拟。数值计算结果与实验照片进行对比,弹前激波流场的形状和位置能较好吻合,表明数值模拟方法是合理可行的。     

水下航行体纵平面机动非定常水动力计算

非定常水动力准确计算是进行水下航行体弹道设计和机动性设计的前提。基于非定常三维不可压缩流体动力理论,建立水下航行体在纵平面内作机动运动时流体动力计算模型。利用多个动域对接的动网格技术实现航行体在纵向平面变速度平动和变角速度俯仰运动。计算结果表明,在保证网格质量的前提下,航行体的非定常流体动力可以通过计算模型获取。建模方法可以为其他类型航行体非定常流体动力的计算所借鉴,具有工程应用价值。     

基于Delaunay三角剖分和区域生长的散乱点云重构

提出了一种基于Delaunay三角剖分和区域生长相结合的对散乱点云进行三角网格重构的方法。首先计算了点云的Delaunay三角剖分,从中选取一个三角面片作为初始区域,然后在区域的边界边上迭代添加新的三角面片,通过曲面网格由局部到整体的动态增长最终生成了一张完整的三角网格曲面。与传统的区域增长算法相比,在区域生长的过程中使用自定义的可接受度因子作为判断添加新三角面片的标准,可以提高生成网格的质量。实验证明:该算法是快速有效的,并能在一定程度上避免狭长三角形的产生。     

基于结构重叠网格的栅格翼导弹流场数值仿真

采用结构重叠网格方法对栅格翼导弹的粘性流场进行了数值仿真计算,相对于单一结构网格而言,该方法不但降低了网格生成难度,提高了网格质量,而且大幅度降低了网格数量,计算结果表明该方法是可靠有效的。     

基于CFD的潜射导弹筒口压力场预测

基于无相变VOF模型和动网格技术,采用二维轴对称模型,对潜射导弹筒口压力场特性进行了仿真分析,获取了筒口气泡脉动规律及作用在筒盖上的压强变化特性数据,采用简化算法计算了筒盖上的总受载.对比表明,仿真结果与实测数据的处理结果比较接近,且具有更大的安全裕度,该方法可用于筒盖系统的受载预测和设计参考.     

一种基于网格的等密度线聚类算法

提出了一种基于网格的等密度线聚类算法,通过对样本所在空间进行网格划分,从样本分布等密度线图的思想出发,可自动发现任何形状的类,时间复杂度和空间复杂度较好,实现了对不同类样本空间容积的计算,具有很好的聚类效果和容积计算能力.     

四级海况下锚泊浮体的水动力和运动特性分析

针对自由液面跟踪无法准确预测锚泊系统运动特性和水动力特性的问题，采用基于全六面体非结构形网格动网格技术和自由液面捕捉法的 FINETM／Marine 商用软件，对锚泊浮体在四级海况下的流场和水动力和水运动特性进行分析，并采用 BRICS 离散格式进行自由液面运动方程离散。研究结果表明，该方法可以很好地预测锚泊浮体的运动特性和水动力特性。     

基于动网格的三维合成射流器流场数值模拟

针对激励出口流动模型不能够实现合成射流全场模拟这一问题,提出了基于动网格的三维合成射流器流场数值模拟方法。该方法引入了动网格的局部重构算法,通过在通常的流场数值模拟方法中插入编译的定义网格运动方式的动网格用户自定义函数程序,并设置与网格运动相关的动网格区域,实现了三维合成射流器在振动膜作周期性正弦运动下的流场求解。对比试验结果表明,采用该方法获取了射流器喷口特有的流动现象以及相应的喷口速度变化规律,说明该方法可行。     

自主水下航行器回收过程中螺旋桨推力特性分析

在自主水下航行器 (AUV) 水下回收过程中,螺旋桨的推力特性对AUV的稳定性控制及安全性能等影响非常明显。主要基于计算流体力学方法,采用多块混合网格技术结合RNG k-ε湍流模型,对AUV在不同回收工况下的螺旋桨推力特性展开数值模拟。建立AUV及螺旋桨的三维几何模型;基于多块混合网格方法对计算域进行空间离散,同时采用动网格技术实现螺旋桨与回收管的相对运动及自身旋转运动;利用有限体积法展开数值计算。基于计算数据与试验数据的对比及数值无关性测试,表明所使用的多块混合网格方法能够对AUV回收过程螺旋桨推力特性进行准确计算,为AUV水下回收过程的控制及安全性能评估能够提供理论参考。     

导弹发射过程数值模拟

为研究导弹发射过程中的燃气流场和导弹运动规律,采用计算流体力学方法和动网格技术,对导弹发射过程进行数值模拟．将安置在发射筒中的导弹作为运动实体,随着导弹运动,相应的流场计算边界发生变化．计算过程根据当前时刻喷管内流场及燃气流场计算导弹受力,确定导弹在任意计算时刻的运动速度,并由相应的运动边界更新网格,计算新网格下的流场参数分布．计算结果与实验结果相符,表明采用计算流体力学方法和动网格技术可为研究导弹发射过程提供参考和依据．