无网格法河流数值模拟平面区域自动布点技术

以sph算法为代表的无网格方法在爆轰波的数值模拟中具有明显的优势,采用sph算法模拟高能炸药水下爆炸爆轰过程,得到了压力、速度等时历曲线.将数值模拟结果与理论和实验方法得到的结果进行了对比分析,表明sph算法非常适宜处理高能炸药水下爆炸的极短瞬时具有大变形和高度非均匀的动力学极端情形,且求解结果已达到了较高的精度。

针对建筑物复杂外形的结构特点,创建了贴体网格生成方法和基于同位网格的数值模拟算法。在通过与实验进行对比验证的基础上,数值模拟了不规则屋顶建筑物、大型体育馆等复杂外形建筑物内的气流组织分布。研究结果表明:所提出的基于贴体网格的同位布置算法及其计算程序具有较好的通用性,能用于各种不规则几何形状空调建筑内气流组织的数值模拟研究。

采用无网格算法对二维非定常膛口流场进行了数值模拟.将膛口计算域进行点云离散,采用曲线拟合计算传播导数,用hllc格式计算数值通量,运用龙格库塔法时间推进,得到了一系列随时间顺序的数值计算结果,描述了膛口流场的形成发展过程,清楚地显示了流场波系结构的变化并对其进行了分析.计算结果与文献及实验结果相符,表明该数值计算方法可行,并且具有很好的激波捕捉能力和激波分辨率.

无网格法是一种新兴的数值计算方法,具有独特的性质。简述了无网格法的理论基础及其所具有的优势,详细介绍了几种常用的无网格算法,并以移动最小二乘近似法为重点,对无网格法中的形函数构造作了详细论述。最后,分析了无网格法在小尺度封闭空间声场数值计算中的应用。

讨论组合网格法(compositegridmethod,cgm)在有限元程序自动生成系统平台(finiteelementprogramgenerator,fepg)上的具体实现。该算法在整个求解区域上采用粗细两套网格求解,不要求规则网格和粗细两套网格嵌套,两套网格单独剖分、互不影响,能处理复杂的问题。该算法用于实际工程计算的迭代次数少,与常用的有限元方法所求得的解相符合,具有更加广泛的应用范围,符合科学和工程计算的实际要求。对搅拌摩擦焊接问题使用组合网格法进行数值模拟,取得了理想的仿真结果。

自然单元法采用无网格的思想全域构造插值函数,它的求解精度高,计算时间少,可准确地施加边界条件,兼具有无网格法和有限单元法的优点和特点,是一种理想的用于岩土及地下工程分析计算的数值方法。文中简要地介绍了自然单元法的基本理论,并针对岩土及地下工程问题特点,给出了一种无网格离散点的全自动布置方法。

提出了一种基于颗粒接触的无网格方法（pcmm）,并编制了相应的c＋＋程序,解决了有限元等网格类方法在模拟边坡失稳滑动过程中的网格畸变问题。该方法利用颗粒离散元中的接触拓扑创建连续介质单元,通过颗粒的运动演化实现连续介质单元的自动删除及重建,通过在连续介质单元中引入考虑应变软化效应的mohr-coulomb模型及最大拉应力模型,实现边坡的弹塑性分析及失稳滑移过程的模拟。利用pcmm分析了均质边坡的弹塑性场、沙堆的形成过程及土质边坡的失稳过程。计算结果表明,pcmm在小变形下具有足够的精度,且在模拟材料大变形方面具有明显优势,是一种模拟边坡成灾范围的有效方法。

针对有限元法等传统数值计算方法存在受单元网格限制、前后处理工作复杂的问题,提出应用一种数值计算方法——无网格伽辽金法,对具有简单边界条件的水利水电工程施工导流的恒定二维浅水流动问题进行了分析、计算.同时利用有限元法进行了对比计算,从流速、水位的计算结果来看,两种计算方法结果相近、误差较小,表明采用无网格伽辽金法解决此类问题是可行的.

栅格翼是采用一种蜂房结构设计的升力面和控制面,和传统舵面相比具有铰链力矩小、能在较大攻角下保持升力等特点,并得到了越来越广泛的应用。由于栅格尾翼的特殊结构,网格生成具有很大的难度。本文采用了结构、非结构混合网格的办法,在弹体和栅格翼的物面附近区域,生成适合粘性计算的大长宽比的结构网格,弹体网格和栅格翼网格之间采用非结构网格进行填充,满足非结构网格和结构网格交接面的完全对接。本文基于结构/非结构网格体系采用有限体积方法求解ns方程,对不同舵偏角下的栅格翼构形进行了数值模拟,并通过实验结果对数值方法进行了验证。

介绍了网格布点法测量平板平面度的方法和微机主程序框图。

基于非结构网格对翼型表面的积冰进行了数值模拟研究.通过求解气体欧拉方程得到翼型的绕流流场,使用穿透型壁面边界模拟水滴对翼型表面的撞击,采用迭代法对水滴控制方程进行数值求解,得到翼型表面的水滴收集特性;采用不同的积冰冻结模型模拟霜冰和明冰的冻结过程;利用冰层时间推进法模拟积冰过程,基于积冰法向生长假设生成积冰外形.对naca0012翼型霜冰和明冰的结冰情况进行了预测研究,通过将冰形预测结果与实验结果进行对比说明所提出的积冰模拟方法是有效的,最后分析了积冰对翼型气动特性的影响.

在建筑风场的数值模拟中,当前普遍采用的离散网格多是计算前一次性布置的固定网格,通常很难适应实际流场变量的变化要求。为提高数值模拟的精度,基于结构化同位网格系统及控制容积离散微分方程的方法,将适应性网格局部加密(amr)的思想引入到采用压力校正迭代算法的建筑风场模拟中,提出了一种半自适应的层块网格加密方法。该方法可结合误差分析对误差较大的区域网格实行自动判别并实施逐层块状加密。算例分析表明,该方法能在较高的效益下提高数值解的精度。

无网格法解土体二维固结问题——引入著名的邓肯一张模型，对平面应变下比奥固结问题进行了非线性数值分析，应用无网格伽辽金法推导出土体二维blot固结的系统方程并编制了相应的无网格程序，最后通过一算例说明了该法的精确性和可行性。　　

采用分区拼接网格技术,对dlr-f6机翼/机身/挂架/短舱复杂组合体进行拼接网格分布。并采用mentersst湍流模型,通过求解navier-stokes方程,对该组合体外流场以及发动机短舱内流场进行了一体化数值模拟,与相应风洞实验数据及分区搭接网格计算结果进行了比较与分析,验证了拼接网格技术的高效性与可靠性。同时通过分析对比不同插值方法的计算结果,研究了插值方法对拼接精度的影响;通过分析对比几组不同的拼接网格算例,总结出了3个拼接网格的基本实施准则。证明了拼接网格能够大幅度减小计算网格数目,可以更加灵活地分布网格节点,这样既可以缩短计算时间,又可以降低对内存的需求,提高了计算效率;同时无论整体的力系数,还是局部的压力分布流场细节都能够满足工程精度。

总面积： 总开挖量 总回填量 方格网边长m面积填方挖方 ahs1hs2hs3hs4hc1hc2hc3hc4h1h2h3h4m2m3m3 1108.008.008.008.005.005.0010.0010.003.003.00-2.00-2.0010090.00-40.00 20.000.000.000.0000.000.00 30.000.000.000.0000.000.00 40.000.000.000.0000.000.00 50.000.000.000.0000.000.00 60.000.000.000.0000.000.00 70.000.000.000.0000.000.00 80.000.000.000.00

总面积： 总开挖量： 总回填量： 方格网边长m面积填方挖方 ahs1hs2hs3hs4hc1hc2hc3hc4h1h2h3h4m2m3m3 110 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 方格网土方工程计算表 区号 设计标高场地标高施工高程 h1 h3 h2 a h4 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 9

本文研究了一维对流占优扩散方程的初边值问题.利用特征线法与楔形基无网格法,获得了特征线楔形基无网格显格式与隐格式算法.数值实验表明算法具有精度高、计算简单等优点.

传统的微分方程数值解方法求解对流占优扩散方程时,往往产生数值震荡现象,为了消除数值震荡,本文构建了一种新的数值求解方法――无网格方法进行数值求解.该方法采用配点法并引入一种新的楔形基函数构建了楔形基无网格方法,不需要网格划分,是一种真正的无网格方法,可以避免因为网格划分而影响计算效率.通过对新的楔形基函数的理论分析,证明了本文方法解的存在唯一性.最后,分别通过一维和二维的数值算例,表明该算法计算精度高,可以有效消除对流占优引起的数值震荡,是一种计算对流占优扩散方程数值解的高效方法.

基于laplace插值函数提出了一种类似于无单元伽辽金法的无网格方法——无网格自然邻接点法。该方法克服了自然单元法需要全域三角形网格以及无单元伽辽金法难以准确施加位移边界条件和材料不连续条件、形函数的计算复杂、权函数的选择困难等缺点,适合于考虑多种材料、多步施工过程等复杂岩土工程的自动数值模拟。详细讨论了这种无网格自然邻接点法的分析过程和基本理论,给出其在杆、梁、节理单元和材料不连续面等方面的处理办法,并用一些标准算例和实际的地下工程算例对本文方法的效率、精度和可靠性进行了验证。

无网格自然邻接点法及其在岩土工程数值模拟中的应用——基于laplace插值函数提出了一种类似于无单元伽辽金法的无网格方法——无网格自然邻接点法。该方法克服了自然单元法需要全域三角形网格以及无单元伽辽金法难以准确施加位移边界条件和材料不连续条件、形函...

采用间接方法生成四边形网格,首先利用改进的两点前沿推进法把计算区域剖分成三角形网格,然后采用插点和细分的技术生成单元全部是四边形的网格,通过边互换、删点和局部插点技术进一步光滑平顺,得到适用于数值计算的网格。剖分结果表明,该方法能够在任意二维平面区域内自动生成全四边形网格,并能生成光滑过渡的局部加密网格和贴体性较好的边界层网格。该方法具有算法简单,计算量少的特点。利用所生成的网格对计算传热学中的典型算例-方腔自然对流进行求解,计算结果与基准解吻合,网格质量能够满足数值分析计算的要求。

总面积： 总开挖量 总回填量 方格网边长m面积填方挖方 ahs1hs2hs3hs4hc1hc2hc3hc4h1h2h3h4m2m3m3 1200.000.000.000.000.700.261.291.48-0.70-0.26-1.29-1.484000.00-373.00 2200.000.000.000.001.291.481.332.57-1.29-1.48-1.33-2.574000.00-667.00 3200.000.000.000.001.332.570.881.84-1.33-2.57-0.88-1.844000.00-662.00 4200.000.000.000.000.881.84-0.90.48-0.88-1.