重叠网格

摘要： 通过CATIA建立空投气垫船的三维模型,利用STAR-CCM+计算流体软件对空投气垫船的流场进行数值模拟,采用重叠网格策略对虚拟拖曳池流场进行网格划分,且由于空投气垫船在航行过程中涉及到空气和水介质,因此在模拟中选择多相流和VOF模型用来模拟自由界面。计算该模型在静水中不同航速下的兴波、水气两相分布情况及总阻力等水动力性能的变化规律,验证了STAR-CCM+平台对空投气垫船静水航行状态以及总阻力数值模拟的可靠性和有效性。

摘要： 模型试验中监测船舶周围流动特性需要花费较高的成本,基于数值试验水池的虚拟试验模拟方法能够较为方便地捕捉船舶航行过程中其周围的精细流场特征.本研究基于重叠网格方法实现数值试验水池网格与船模网格的嵌入,形成船舶自航数值试验模型.运用粘性流CFD方法开展船舶航行过程中的流场特性数值仿真工作并进行可靠性验证.不同国际标模在数值试验水池中的试验结果表明,数值预报结果与模型试验结果之间的差别小于3%,且数值试验能够捕捉得到自由液面升高与速度分布云图等流动细节的特征.研究表明,基于数值试验水池的虚拟试验方法无论对船舶宏观水动力性能还是精细流场流动特性都能够实现高精度数值预报.

摘要： [目的]在豪华邮轮的设计阶段,为了节约成本,需采用流体动力学(CFD)方法对设计中的邮轮进行耐波性能预报。[方法]以一艘大型豪华邮轮为研究对象,使用自主开发的船舶水动力学CFD求解器naoeFOAM-SJTU对模型尺度下的豪华邮轮进行耐波性数值模拟。耐波性的模拟在造波方式上采用速度入口输入式造波,对不同波高和不同浪向下的邮轮运动进行预报和总结。[结果]评估发现,目前设计得到的邮轮船模在最大航速、波高为0.0625,0.1和0.15 m工况下基本符合船舶舒适性要求;在设计航速下、波高为0.225 m、迎浪工况下符合船舶安全性要求。[结论]在完成计算的工况下,邮轮的船型设计符合船舶耐波性评估标准中的安全标准和舒适性标准。

摘要： 为研究深水码头复杂水流条件下系泊船的水动力特性,利用CFD软件STAR-CCM+对系泊船模型的粘性流场进行瞬态数值模拟,通过求解RANS方程和Realizable k-ε湍流模型获得船舶水流作用力。在无波浪定常流作用下,系泊船姿态最终保持稳定,可用固定船舶近似代替系泊船进行模型简化。在完成网格无关性和数值模型合理性研究的基础上,对不同流速、不同流向角度以及流向沿水深变化的复杂水流条件下船舶的水动力进行预报,探讨不同水流条件下系泊船纵向力、横向力、首摇力矩的变化规律,研究成果可为复杂水流环境下系泊船的布缆及相关工程设计提供参考。

摘要： 为探究翼型动态失速的高可信非定常模拟方法,以FFA-W3-241翼型为研究对象,采用开源计算流体动力学求解器OpenFOAM开展翼型动态失速下的流动模拟。研究重叠网格和滑移网格2种不同网格运动形式、2种不同时间步长、2种不同计算周期和OpenFOAM默认湍流模型与修正的k-ωSST湍流模型对动态失速过程中翼型气动力的模拟精度,并对流场结构进行分析。结果表明:修正模型预测的翼型气动力和流场特征与实验值更接近;重叠网格在翼型的动态失速模拟中更具优势。

摘要： 为了获得圆柱体高速入水过程的演化规律,采用计算流体力学方法对其进行仿真模拟。应用VOF模型和重叠网格技术对圆柱体入水过程的运动情况进行计算,利用Schnerr-Sauer空化模型对入水空化现象进行模拟。仿真获得圆柱体入水过程的空泡演化过程、压力变化和速度衰减曲线。结果表明:圆柱体高速入水过程中,速度先急剧减小然后逐步平稳降低,空泡开始形成,圆柱头部边角处出现空化现象;在撞水时圆柱头部压力急剧增大,入水后压力迅速减小;入水过程与文献结果变化趋势一致,验证了模型的可靠性。

摘要： [目的]旨在研究跨域无人平台从水面垂直起飞过程中平台的运动及动力学特性。[方法]采用黏流CFD方法结合重叠网格技术和多自由度DFBI(dynamic fluid body interaction)运动模型,针对跨域无人平台在水面垂直起飞至空中的跨域过程的动态特性,开展数值模拟研究。[结果]模拟结果显示:在垂直起飞过程中,受无人平台上升阻力的影响,空气螺旋桨需要以相对于单桨等拉力状态更高的转速才能将无人平台拉起升离水面,且无人平台的主运动为垂向上升运动;此外,因空气螺旋桨的下洗气流与无人平台机身的耦合作用,导致平台出现了"快速低头"现象。[结论]由模拟结果可知,为保证无人平台顺利升空,在从水面至空中的垂直起飞阶段必须加入手动或自动的控制程序,以实时调整推进器的倾转角度,从而为后续跨域无人平台优化设计及控制提供有力的评估手段。

摘要： 为了研究螺旋桨对潜艇热尾流浮升过程的影响,本文采用有限体积法建立了带桨潜艇三维物理数学模型。利用3套独立的网格,结合重叠网格技术实现螺旋桨、潜艇各自的真实运动。数值模拟结果表明:螺旋桨转动可使2束温热水汇聚,加速温热水与背景水域的掺混,使热尾流的宽度和温度均匀性增加,从而抑制热尾流的浮升。

摘要： 无人水下航行器(UUV)在无人平台动态布放时易受平台航行的干扰,因此对水下无人平台动态布放UUV过程水动力特性研究极为重要。文中基于雷诺平均法和k-ε湍流模型,使用重叠网格并结合多参考系模型,建立了一种适用于研究动态布放与双体分离的数值水池。通过开展典型算例研究,将仿真结果与标模试验结果进行对比,结果表明:该方法仿真误差小于8%,精度满足工程应用需求。进一步使用该方法对大型水下无人航行平台动态布放UUV进行仿真,对该状态下UUV水动力参数进行预报,并与自由航行状态参数进行对比,结果表明:布放状态下,UUV操作性较自由状态明显减弱,对布放过程与控制策略设计具有一定的指导意义。

摘要： 基于重叠网格技术与6自由度算法对某一高速旋转射弹波浪中入水过程进行了数值模拟研究,分析了波峰、波节1、波谷、波节2等波面不同位置入水弹体空泡形态、弹道特征及流体动力载荷特性变化规律。研究结果表明:四种工况弹体均经历撞水、空泡形成、超空泡航行与沾湿,其中波节2弹体尾部最先与空泡壁面碰撞产生沾湿,波节1发生尾部沾湿最晚;四种工况弹体质心运动轨迹均产生了不同程度的偏转,仿真结束时侧向位移量、速度变化量由大到小工况依次为波节2、波峰、波谷和波节1;四种工况入水初期弹体在空泡中航行受到的力和力矩系数量级均较小,入水后期弹体表面大面积沾湿不同工况下的力和力矩系数有较大差别;四种工况弹体名义入水角相同均为25°,由于波面的存在弹体实际有效入水角发生了变化,它们由小到大工况依次为波节2、波峰、波谷和波节1,其值依次为10.3094°,25.0032°,25.0098°和39.6620°。

摘要： 研究物体入水问题对船舶下水、子弹入水等实际问题有重要的指导作用,物体入水问题涉及物体与水的相互作用,物体入水瞬间会引起液面骤变,入水过程伴随着液体飞溅、空泡等复杂的物理现象,对物体入水问题的数值模拟可以预测砰击力的大小和物体入水后平衡位置,为工程应用中的入水问题提供重要的理论依据.采用基于开源平台OpenFOAM开发的CFD求解器naoe-FOAM-SJTU,结合重叠网格方法对方柱和圆柱入水的问题进行数值模拟.文中先模拟了方柱入水问题,将计算得到的方柱入水瞬间的砰击力进行定性的分析,验证了求解器在模拟物体入水问题的可靠性,随后模拟了圆柱高速入水问题,得到了圆柱位移、受力以及详细的流场信息,与已有实验结果吻合良好.本文的结果可为后续研究更加复杂的物体入水问题奠定基础.

摘要： M型船是一种新型滑行艇,同时具备普通滑行艇的阻力特性、高速多体船的耐波性能,以及微气泡减阻船优异的阻力性能.为了实现对M型船不同航行阶段中复杂变航态过程的动态捕捉、对阻力性能的精确预报,以及对非排水航行阶段复杂的水气二相流场的模拟,基于粘性CFD软件STAR-CCM+的重叠网格技术,对M型船在静水中从排水、过渡到滑行航行阶段进行数值模拟,从船体表面网格大小讨论了网格独立性,结合计算资源以确定最佳的网格方案;将阻力和纵倾角的计算值与试验值进行对比,从湍流模型与y+值以及时间步长独立性讨论了不同航行阶段的模拟需求;从水气二相流的模拟讨论了M型船在不同航行阶段的减阻原理.

摘要： 以水陆两栖飞机浮筒为研究对象,为了准确估算浮筒静水航行时的水动力性能,基于STAR-CCM+软件,使用重叠网格、VOF捕捉液面、RANS、两相流、k-ε湍流,建立了具有平移、纵倾和升沉的三自由度自由拖曳数值模拟方法.数值计算的结果与试验值相比,阻力值相差不大并且具有相同的趋势,姿态和升沉的计算结果也比较接近.结果 表明该方法模拟浮筒静水航行性能的可行性和准确性,可以较好地模拟带自由液面的浮筒绕流问题.

摘要： 本文采用重叠网格的方法对某地效翼船在飞行状态下的气动力性能与流场进行数值模拟,给出了在不同的飞行高度H、飞行攻角α下的船舶气动力性能计算结果,同时结合船体表面压力云图以及纵向速度分布图,对不同飞行状态下的计算结果进行了分析,为地效翼船气动力布局设计提供技术支撑.

摘要： 高速滑行艇处于滑行状态时的阻力性能一直是滑行艇水动力性能研究的重点和难点.考虑滑行艇在滑行时的非线性与黏性影响,通过求解RANS方程,采用VOF方法捕捉自由液面,重叠网格技术模拟滑行艇的大幅运动,释放滑行艇升沉与纵倾运动,结合SST k-ω两方程模型,对静水航行的高速滑行艇进行数值模拟.模拟结果与实验的升沉与纵倾值吻合较好,得到滑行艇阻力随航速变化规律.研究表明:基于黏性流动的RANS方法可以模拟复杂艇型的滑行艇静水直航运动,具有较高的准确性与适用性.

摘要： 以DTMB-4381桨为对象,利用重叠网格方法,对块状冰的大小、位置及运动对螺旋桨水动力性能的影响进行了非定常RANS数值模拟.采用切割体网格和棱柱层网格,分别生成整个计算域的背景网格以及螺旋桨计算域和块状冰计算域的重叠网格,在计算过程中,背景网格区域与重叠网格区域通过两者的边界面进行数据交换.首先利用控制变量法,研究固定冰块参数对螺旋桨水动力性能的影响,数值模拟结果表明,在固定冰块的影响下,螺旋桨推力和扭矩以叶频周期性变化,其时间平均值主要与冰块在桨盘面内的投影面积、冰桨轴向距离及冰块水平位置有关;然后研究运动冰块对螺旋桨水动力性能的影响,数值模拟结果表明,在冰块沿轴向接近螺旋桨的过程中,推力和扭矩呈振荡式上升,且振荡频率和叶频相同.分析认为,这一现象是由冰桨轴向距离的逐渐减小以及冰块与桨叶周向相对位置的周期性变化两者共同作用造成的.

摘要： 重点研究了NACA0020剖面舵水动力性能,旨在研究舵翼型与其升阻力性能的关系,为实船舵型选取提供理论支持,本研究使用水池试验和基于重叠网格IDDES的CFD仿真两种方法对该舵型进行研究,于此同时还研究了我所自主设计的凹翼型舵进行对比研究,由于篇幅限制主要通过CFD方法进行流场分析对该舵型水动力性能进行理解分析.

摘要： 为准确计算直升机旋翼悬停气动性能,发展了一种基于重叠网格的数值方法.对传统挖洞方法和背景网格的周向布局进行了改进,并对远场边界大小做了无关性验证.新的背景网格布局能更好地适用于大展弦比的旋翼,保证桨叶附近的背景网格始终比较密集.结合隐式挖洞技术和泛洪填充算法,删除了物面内网格单元和多余的插值单元,使压力等值线更加光滑,插值边界处信息传递更加准确.选取不同的背景网格远场边界距离进行数值计算,得到了较适宜的远场边界距离.采用旋转坐标系下的N-S方程和Sparlart-Allmaras湍流模型,空间对流项离散选用了MUSCL-Roe格式,时间离散采用隐式LU-SGS格式,对ONERA7A旋翼悬停气动性能进行了数值计算,并与实验值进行了对比.

摘要： 本研究主要基于浸没边界法采用自编程序对Re=200的拍动翼运动进行了数值模拟.同时也采用重叠网格技术对拍动翼的水动力特性进行了计算分析,将两次计算结果进行比较,验证了自编程序的正确性和可行性.最后系统地分析了拍动翼的运动参数如:升沉俯仰相位差、俯仰幅值以及斯特劳哈尔数对推进性能的影响.结合推进效率以及拍动翼后方的涡流场结构确立了最佳运动参数.

摘要： 蝶阀开启过程是离心泵站启动运行的必经阶段,该过程中阀板需按预定的规律在流场中做旋转运动.ANSYS Fluent提供了动网格和重叠网格两种方式处理流场中的边界运动问题.本文以某离心泵站蝶阀开启过程为例,采用动网格法和重叠网格法来实现阀板转角θ在25.0s内由0°匀速转到90°的过程,进行了数值模拟.研究结果表明,两种处理方式下,外特性及内流场变化趋势相近.流量呈先快后慢的增长趋势,阀板转矩呈先快增后慢减的变化趋势.管道纵剖面流场,在阀板下游处呈现出从两个主涡到流线平顺的主要演化特征.但重叠网格转矩计算结果在开启初期振荡较大,当开启一定角度后,其计算的收敛性及稳定性才获得改善.综合考虑软件应用限制、计算耗时、计算收敛性及计算结果的稳定性,推荐选用动网格法.该研究可为阀门开启过程模拟时,阀板运动的处理方式以及流场演化特征提供一定参考.

摘要： 本发明公开了一种金属网格的拼接光罩，包括金属网格及贴合设在金属网格下表面的光罩，所述金属网格包括长条金属网格线路和短条金属网格线路，所述长条金属网格线路呈左边高于右边的条状结构，本发明还公开了一种金属网格的拼接光罩规避网格线路重叠变粗的方法，包含以下步骤：步骤一：拆分金属网格和光罩；步骤二：拼接金属网格和光罩；步骤三：焊接；步骤四：打磨；步骤五：观察检测成果。装置中长条金属网格线路之间首尾相接，短条金属网格线路焊接在两边的长条金属网格线路侧面，且焊接处通过砂纸打磨，良好的规避了网格线路重叠或变粗，视觉效果好。

摘要： 电传感器形成网格，以检测邻近放置的对象的表面特征，如指纹。网格包括多个平行的驱动线和多个平行的拾取线，该驱动线可连接到驱动源，该拾取线被定向为大体上垂直于该驱动线并重叠该驱动线。驱动线通过绝缘介电层与拾取线分开。驱动线和拾取线穿过的重叠界定阻抗敏感的电极对，其用作检测邻近放置的对象的表面特征的像素。一个或多个导电探头从一个或多个相应的阻抗敏感的电极对，通过绝缘材料的覆盖层，延伸到感测表面。

摘要： 本发明公开了一种金属网格的拼接光罩，包括金属网格及贴合设在金属网格下表面的光罩，所述金属网格包括长条金属网格线路和短条金属网格线路，所述长条金属网格线路呈左边高于右边的条状结构，本发明还公开了一种金属网格的拼接光罩规避网格线路重叠变粗的方法，包含以下步骤：步骤一：拆分金属网格和光罩；步骤二：拼接金属网格和光罩；步骤三：焊接；步骤四：打磨；步骤五：观察检测成果。装置中长条金属网格线路之间首位相接，短条金属网格线路焊接在两边的长条金属网格线路侧面，且焊接处通过砂纸打磨，良好的规避了网格线路重叠或变粗，视觉效果好。

摘要： 电传感器形成网格，以检测邻近放置的对象的表面特征，如指纹。网格包括多个平行的驱动线和多个平行的拾取线，该驱动线可连接到驱动源，该拾取线被定向为大体上垂直于该驱动线并重叠该驱动线。驱动线通过绝缘介电层与拾取线分开。驱动线和拾取线穿过的重叠界定阻抗敏感的电极对，其用作检测邻近放置的对象的表面特征的像素。一个或多个导电探头从一个或多个相应的阻抗敏感的电极对，通过绝缘材料的覆盖层，延伸到感测表面。

摘要： 本发明公开的基于动网格和重叠网格的柔性延伸喷管型面展开预测方法，属于火箭发动机柔性延伸喷管领域。本发明针对柔性延伸喷管的型面展开动态运动特点将喷管延伸段与外流场区域设置为动计算域，其余区域设置为静计算域；基于FLUENT动网格实现柔性延伸喷管型面展开运动的动态模拟；基于重叠网格耦合设置实现动、静计算域之间的数据传递，基于动网格技术和重叠网格技术的耦合联用进行柔性延伸喷管非定常动态流动预测，实现火箭发动机柔性延伸喷管在超声速燃气流下性能预估。本发明能够分析构建柔性延伸喷管超声速流动规律，便于优化柔性延伸喷管的结构，实现火箭发动机柔性延伸喷管型面展开的随控随调，并解决柔性延伸喷管工程应用问题。

摘要： 本发明公开了一种基于辅助网格的超大规模重叠网格并行装配方法，包括以下步骤：1)生成围绕各个物体的稀疏的辅助网格，并存储在各个进程；2)各个进程针对其所负责的网格分区内的计算网格点，在辅助网格内完成宿主单元的查询和插值，并确定目标点的属性；3)采用阵面推进方法快速确定出活跃区域，并将活跃区域边界单元设置为插值单元；4)搜索插值单元的宿主单元，并通过MPI全局规约操作确定最终的查询结果。本方法具有内存占用小、并行效率高、自动化程度优越的特点，能够处理数十亿量级的多体重叠网格。

摘要： 本发明公开了一种基于单元切割的重叠网格尺寸动态匹配方法、设备及介质，属于计算流体力学领域，包括步骤：S1，根据网格单元位置关系判定网格B中进入和离开重叠区域Ω的网格单元集合IN和OUT，其中与重叠区域边界相交的网格单元也加入集合IN；S2，确定切割单元列表P；S3，切割网格单元；S4，恢复网格单元尺寸；S5，进行到下一时刻t+1，重复步骤S1至步骤S4，完成t+1时刻网格单元尺寸匹配。本发明提高了网格利用效率，实现了重叠网格尺寸的动态匹配，既保证了插值精度，又最大限度地控制了网格单元数量，高效解决了重叠网格尺寸匹配的难题。

摘要： 本发明公开了一种飞行器多体分离模拟的重叠网格扰动域更新方法，首先，利用隐式装配方法基于壁面距标记单元属性的特点简化壁面距算法，从而提高网格装配的效率；其次，在扰动域更新方法的框架下，实现重叠网格的数值模拟，使得仅有未收敛受扰区域内的单元进行插值运算，从而降低重叠网格插值运算的计算量；再次，建立新型重叠网格信息交换方法，实现在大流动梯度区基于网格变形与加密传递信息，在小流动梯度区域基于流动梯度插值传递信息的方式，从而改善重叠区精度并避免“孤点”问题。该方法可显著提升飞行器多体分离问题数值模拟的计算效率，并解决数值精度在大流动梯度网格重叠区损失、存在“孤点”等问题。

摘要： 本申请属于数据处理技术领域，涉及一种面向重叠网格贡献单元搜索的坐标树空间映射方法。所述方法包括：遍历重叠网络所有复制子网格以及背景网格，根据复制子网格和背景网格进行八叉树的构建，再对当前时刻进行初始时间步的判断，若当前时刻不是初始时间步，则获取当前子网格的网格单元的中心点，对另一子网格的复制子网格的八叉树结构进行访问，根据当前子网格的网格单元的中心点与变换后的网格边界框进行空间关系计算，利用计算结果和八叉树的层数对当前子网格的网格单元进行遍历，得到当前子网格的网格单元所对应的另一子网格中的对应贡献单元和非贡献单元。采用本方法能够提高贡献单元搜索效率。

摘要： 本发明适用于计算流体力学技术领域，提供了一种重叠网格的装配方法和系统，所述重叠网格包括子网格和背景网格，所述子网格和背景网格重叠，所述子网格和背景网格的类型为结构网格，重叠网格的装配方法包括如下步骤：将所述重叠网格的拓扑结构转换为非结构网格的拓扑结构，分别得到临时子网格和临时背景网格；将临时子网格和临时背景网格进行装配，获得临时子网格的重叠装配信息和临时背景网格的重叠装配信息；将所述临时子网格的重叠装配信息映射回所述子网格中，将所述临时背景网格的重叠装配信息映射回所述背景网格中。