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第1章绪论
1.1研究背景
1.2高速列车绕流场研究的必要性
1.3国内外研究现状
1.3.1现车试验研究
1.3.2列车模型试验
1.3.3理论分析及数值模拟
1.4存在的问题
1.5并行计算研究的必要性
1.6有限元分析并行计算发展现状
1.6.1有限元机器
1.6.2区域分裂技术(子结构技术)的应用
1.6.3 EBE(Element-By-Element)策略(技术)
1.7本论文研究的主要内容
第2章流场控制方程及其常用解法
2.1流场控制方程
2.1.1基本方程
2.1.2方程的简化
2.1.3无粘流方程(欧拉方程)
2.1.4不可压缩粘性流动方程
2.2紊流模型
2.2.1紊流流场的数值模拟方法
2.2.2k-ε两方程紊流模型
2.2.3壁面函数与高雷诺数紊流模型结合
2.3壁面函数与高雷诺数紊流模型结合
第3章列车紊态外流场的有限元分析
3.1计算模型的建立
3.1.1数学模型
3.1.2几何模型
3.2流场有限元列式的形成
3.3边界条件处理
3.4计算难点及处理技巧
3.4.1分离式求解法
3.4.2集中质量和降阶积分
3.4.3非线性方程组的求解
第4章并行计算环境及并行算法设计
4.1并行计算环境
4.1.1并行计算机的分类及结构
4.1.2并行程序设计
4.2并行算法设计与分析
4.2.1并行算法的基本概念和术语
4.2.2并行计算的基本概念
4.3并行算法设计的基础与主要策略
4.3.1计算无关性
4.3.2并行设计的基本策略
第5章有限元方程组的并行求解
5.1有限元方程组的求解方法
5.1.1 Guass消去法
5.1.2 PCG迭代解法
5.1.3 BiCGSTAB迭代解法
5.2基于EBE策略的并行计算
5.2.1 EBE的计算原理
5.2.2迭代计算过程的EBE处理
5.3 EBE预处理矩阵
5.3.1预处理矩阵的收敛率及选取原则
5.3.2 M=∑eMe的情形
5.3.3M=∏eMe的情形
5.4基于EBE的迭代算法
5.4.1 EBE-PCG算法
5.4.2 EBE-BiCGSTAB算法
5.5小结
第6章基于分维对有限元分析存储量和计算量的研究
6.1网格分维的引入
6.2有限元分析的存储量和操作数
6.2.1直接解法的存储量和计算量
6.2.2组集总刚矩阵迭代法的存储量和计算量
6.2.3基于EBE迭代法的存储量和计算量
6.2.4存储量和计算量的比较
6.2.5 20结点单元的网格分维
6.3基于EBE迭代法在并行机上解题规模的估计
6.4小结
第7章二维绕后掠台阶流并行数值模拟
7.1绕后掠台阶流的计算模型
7.2并行化策略
7.3基于EBE策略的并行计算
7.4方程并行化计算
7.5计算结果
7.6小结
第8章高速列车外流场的压力特征
8.1计算列车车型
8.2列车阻力与风洞试验数据的比较
8.3车顶流场的压力特征
8.3.1车顶压力系数沿车长分布特征
8.3.2车顶压力系数梯度沿车长的分布特征
8.4列车一侧水平面上压力分布特征
8.4.1车体一侧水平面压力系数沿车长的分布特征
8.4.2车体一侧水平面压力系数梯度沿车长的分布特征
8.5车体一侧铅垂面上压力分布特征
8.5.1车体一侧铅垂面上压力系数沿车长的分布特征
8.5.2车体一侧铅垂面上压力系数梯度沿车长的分布特征
8.6垂直纵向截面压力分布特征
8.7小结
第9章高速列车外流场的速度特征
9.1列车车顶列车风的速度分布
9.1.1车顶垂向速度分量v分布
9.1.2车顶列车风方向角θ变化
9.1.3车顶列车风合速度V分布
9.2列车一侧水平面上列车风的速度分布
9.2.1列车风横向速度w分布
9.2.2车体一侧水平面上列车风方向角α变化
9.2.3车体一侧水平面上合速度V分布
9.3列车一侧铅垂面上列车风速度分布
9.4小结
结论
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表论文及科研成果
