高分辨率全球非结构网格生成实践

球面质心Voronoi网格(SCVT)是一种高质量的非结构网格,被国内外知名地球系统模式所采用。国际上,已有开源项目Message Passing Interface SCVT(MPI-SCVT)实现了并行的SCVT生成。然而,尽管MPI-SCVT可以很好地适用于一般分辨率网格的生成,当所需网格的分辨率非常高时,MPI-SCVT的使用会出现多个问题,包括初始网格点质量差、大数据MPI通信、外部库调用以及I/O问题。对于这些问题,提出了一整套解决方案。实践表明,应用此方案可以顺利完成全球1.9 km分辨率网格的生成,且到达相同精度时所需迭代步数显著减少,节约了计算时间。     

非结构粘性直角网格物面相贯线修正

非结构粘性直角网格通过对内面进行光顺、投影及分层加密等方法,在内面与物面间生成了粘性层网格,解决了直角网格在计算粘性流场时遇到的难题。但在光顺和投影之后,物形可能发生改变,从而丧失了某些原来物体具有的特征,对流场计算产生影响。提出了物面相贯线修正方法,在投影之后对各投影点的位置进行修正,解决了物面变形的问题,并通过生成DLR-F4等复杂外形的网格,对此方法进行验证。     

复杂外形三维非结构粘性直角网格的生成

在保证非结构网格逻辑关系不变的条件下,采用光顺、投影、分层加密的方法,解决直角网格物面不贴体的难点,建立三维非结构贴体直角网格生成系统,以适应粘性流场和湍流的计算,同时对自适应网格的流场计算进行研究。对航空航天领域几类复杂外形飞行器进行了三维非结构贴体直角网格的生成。     

非结构网格布点方法研究进展

用有限元方法求解偏微分方程初边值问题首先要离散求解区域,即网格生成,并且网格质量的好坏直接影响着有限元解的收敛性和精度,所以关于网格生成有很多学者从各自的领域出发做了大量的研究工作。论文关注于非结构网格点的布置方法,对已有的具有代表性的布点方法的研究进展进行了分类综述。     

非结构化四边形网格生成新算法

改进了一类基于递归区域分解过程的四边形网格生成算法。引入一套健壮的网格模板,为子域的网格剖分提供统一的处理方案,不再限制最终子域为4节点、6节点或8节点子域,提高了算法的时空效率。结合新的子域网格生成过程和自动区域分解算法,利用背景网格和网格源控制分解线上点的布置,得到一个全自动的非结构化四边形网格生成算法。最后通过网格及数值模拟实例验证了算法性能和实用性。     

解析二维非结构网格生成方法及其应用

提出弱区域指示函数描述流场形状并证明了其存在和不唯一性;利用该函数基于Delaunay方法依据流场尺度生成二维非结构网格。其中,边界引力有效解决了流场边界恢复和内嵌边界问题,弹簧振子和正三角形趋进技术有效改善网格质量。最后,弹簧振子随着弱区域指示函数的演变与监测函数的指导成功应用到自适应网格生成。     

基于非结构网格的Gas-Kinetic方法

为解决带有复杂几何边界条件的高速流体计算问题,提出基于非结构网格的Gas-Kinetic方法.对于二维非结构网格,以三角形网格作为计算单元,形成在该网格控制单元中物理量导数求解的新方法.通过物理量导数得到在控制体积元边界上的通量,然后用每个计算时间步中求出的边界通量和控制体积元中的物理量,求出下一计算时间步所需的新物理量,依次进行计算直到计算结果收敛为止.采用NACA0012翼型进行数值计算验证,结果表明该方法简单高效,适用于低速和高速流体的计算.     

有限元网格生成方法发展综述

在参阅和分析大量有关文献的基础上，对现有的各种有限元网格生成方法进行了总结，特别是对当前广泛使用的Ｄｅｌａｕｎａｙ三角化，推进波前法和八叉树方法等，从理论到具体的算法程序实现等各个方面都作了详尽的剖析，分析了各种方法的优缺点。为深入研究开发全自动、自适应有限元网格生成软件提供了有益的参考。     

非结构网格并行计算预处理方法研究

非结构网格预处理方法是非结构网格CFD并行计算的关键技术之一。提出基于缓冲数据结构的快速搜索算法来建立全局网格单元邻接关系图,算法复杂度低,能够显著降低非结构网格预处理的存储需求;在提高核心计算访存命中率方面,提出网格单元重排序算法,该算法能够提高核心计算效率,并通用于各种非结构网格问题。实验结果表明,在用于大网格量的复杂计算区域时该非结构网格预处理技术仍能得到较理想的结果。     

基于GPU的加锁并行化非结构网格生成方法研究

非结构网格的生成在时间和内存上有一定的缺陷,这里提出了一种新的方法,命名为GPU-PDMG,是基于CUDA架构的GPU并行非结构网格生成技术。该技术结合了GPU的高速并行计算能力与Delaunay三角化的优点,在英伟达GPU模块下采用CUDA程序模型,开发出了加锁并行区划分技术,通过对NACA0012翼型、多段翼型等算例进行测试,分析此方法的加速比和效率,对其计算性能展开评估。实验结果表明,GPU-PDMG优于现存在的CPU算法的速度,在保证网格质量的同时,提高了效率。     

平面及空间区域渐变无结构网格的自动生成

１．前 言 网格生成是许多数值计算首先要解决的问题．规则区域上的均匀网格,比较容易生成．但许多工程实际问题,求解区域边界形状极不规则,且由于物理参数的剧烈变化及解的性态复杂,对求解区域的网格疏密变化有某些特殊的要求．如何在非规则区域上自动生成符合使用者特殊要求的网格,是科学计算过程中人们所关心的问题． 本文基于 Ｄｅｌａｕｎａｙ三角划分原理,在二维（三维）区域给出一种自动生成渐变无结构三角形（四面体）网格的方法．对事先给定的指定结点集合和对应的间隔值集合,算法将首先自动生成全部边界结点和内部结点,然…     

支持裂纹扩展的三维有限元网格生成算法

描述了任意形状三维区域的非结构四面体网格生成算法,该算法对不含裂纹的区域、含单裂纹或多裂纹的区域都适用。算法首先使用八叉树来确定网格单元大小,然后采用前沿推进技术来生成网格。在前沿推进过程中,采用基于几何形状和基于拓扑结构的两个步骤来保证前沿向前移动过程中发生问题时仍能进行正确执行,并且使用了一种局部网格优化方法来提高网格划分的质量。最后,将算法运用到带有裂纹的复杂实体模型,实验结果表明该算法具有较强的适用性和较高的性能。     

高效可靠的边界层网格分块层进生成算法

为了提高复杂3D外形的边界层网格生成速度,提出一种基于离散中轴面的前沿分块层进算法.以闭合的边界三角形网格作为输入,在内部生成只含边界点的约束Delaunay三角化背景网格,聚集所有四面体的外心构成离散的中轴面.根据边界面片离中轴面的距离,将边界面片分为2类:快速推进的开阔区域面片和逐层推进的狭窄区域面片.在Intel Xeon X5650 CPU的单核上对NASA通用研究模型的边界层网格剖分结果表明,该算法的剖分效率是传统层进法或膨胀法的10倍以上,且完成106量级边界面片的分块只用了若干秒.     

一类三角形网格的局部加密方法及其应用

5卫.引言网格生成是数值计算必需解决的问题.对于许多复杂的工程实际问题,由于物理参数的变化及解的性态复杂,对求解区域的网格疏密变化都有某些特殊的要求.虽然一般的非结构网格能够适应这些要     

边界优先的Delaunay-层推进曲面四边形网格生成

为了提高复杂组合曲面四边形网格生成的鲁棒性和边界单元质量,提出一种边界优先的Delaunay-层推进网格生成方法.首先在剖分域内粗的约束Delaunay背景网格的辅助下,以物理域的位置偏差为引导,在参数域中迭代计算边界点的法矢量;然后结合层推进策略,在几何特征附近生成各向异性或各向同性正交网格;最后使用Coring技术加速内部网格的生成并进行单元合并,得到四边形为主的网格.若干复杂平面区域和组合曲面模型的剖分结果表明,所提方法可生成等角扭曲度和纵横比优于主流商业软件的网格;在12个线程的PC平台上,使用OpenMP并行剖分包含21 772张曲面的引擎模型只用了38.68 s.