多重网格

摘要： 基于电火花震源的超高分辨率地震勘探在我国的海洋区域调查以及工程地球物理勘探中发挥着重要的作用。实际勘探时,电火花震源间隔通常为厘米级,为电火花枪阵波场的数值模拟带来困难。针对这一问题,在常规变网格有限差分算法的基础上,在电火花枪阵波场的数值模拟中提出了多重网格策略,实现了基于多重网格算法的电火花枪阵波场高精度三维数值模拟。数值模拟实验表明,相比于常规的交错网格有限差分数值模拟,基于多重网格有限差分数值模拟算法能够显著提高计算效率,降低内存消耗,同时还可有效地压制常规变网格算法中的虚假反射现象,实现电火花枪阵震源波场的高精度数值模拟。

摘要： 等几何拓扑优化方法采用CAD的B样条或者NURBS作为CAE未知物理场的形函数,有效避免了传统有限元拓扑优化由于拉格朗日基函数C 0连续所带来的低精度问题。多重网格等几何拓扑优化技术可通过优化域的层间继承显著提高等几何拓扑优化的计算效率,但存在单元刚度矩阵消耗内存空间及预处理时间过长等问题。针对上述问题,研究了基于Bézier单元刚度映射的多重网格等几何拓扑优化方法,采用标准Bézier单元刚度矩阵与相应的Bézier提取矩阵进行任一层级任一B样条单元刚度矩阵的等效表达,进而实现多重网格等几何拓扑优化数据存储结构和预处理过程的优化。数值算例结果表明,相比于传统多重网格等几何拓扑优化模型,所提方法具有相同的优化收敛过程和优化结果,并显著地减小B样条单元刚度矩阵的存储空间并缩短预处理时间,验证了所提方法的有效性。

摘要： 空间甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Infertaro-meter,VLBI)是射电天文未来重要的发展方向,但其观测系统和轨道等不稳定因素会导致相关处理机所需的预报时延模型与实际时延相差较大,在这种情况下很难获得干涉条纹.提出了基于多重网格的射电源条纹搜索算法,可以在不使用时延模型的情况下,使相关处理机在较大范围内从原始数据中自动完成干涉条纹搜索,利用滑动窗口技术扩大搜索范围,多重网格技术提高搜索效率.实测数据表明,该算法能够在不依赖先验预报时延模型的情况下成功获得射电源干涉条纹.

摘要： 相比于有限元法,等几何法求解偏微分方程能以较少的自由度达到更高的求解精度.而多重网格法在处理大规模方程组求解方面应用广泛.为了满足流体仿真对雷诺方程求解的精度与速度的要求,对将等几何法与多重网格法相结合的方法求解雷诺方程进行了研究.文章首先对雷诺方程进行推导,建立适于等几何法的求解模型;然后研究了节点插入的细分算法,构建基于h细化的各层控制点网格之间与阶次相适应的映射矩阵,提出了基于h细化的等几何多重网格法求解模型并.通过不同计算实例发现:等几何多重网格法计算效率明显优于单纯等几何法.

摘要： 在近岛礁和近岸复杂地形环境中,超大型浮式结构物(VLFS)的设计和部署需要解决极端波浪环境下的水弹性响应问题,而台风是引发南海极端波浪的主要原因.本文采用一种多重网格技术来计算岛礁泻湖内的海浪参数,计算结果得到了岛礁实测波浪数据的验证.同时计算了两次台风过境时泻湖内的非均匀波浪参数,作为VLFS水弹性响应分析的入射波条件,将两种极限波浪环境下的VLFS模块运动和连接器载荷进行了对比,可为近岛礁VLFS的结构安全设计与优化提供参考.

摘要： 多重网格是数值计算领域中一种加速迭代收敛的重要技术,被广泛应用.近年来,大规模并行计算系统向多核化、异构众核化发展,多重网格应用也亟须适应新的并行计算平台.文中采用一种数据驱动的任务并行语言AceMesh将遗产的NAS MG程序移植到"天河二号"和"神威?太湖之光"两种不同架构的国产超算平台上,展示了使用该语言对计算循环、通信代码的任务并行方法,验证了AceMesh语言的跨平台性能可移植性.文中定性地分析了该应用的任务图特征和计算-通信重叠的特点,并分别在两个并行计算平台上将其与现有编程模型MPI/OpenMP和MPI/OpenACC进行性能对比,分析了AceMesh任务图并行程序对访存性能和通信-计算重叠的优化效果.实验数据表明,相比传统的并行编程方法,AceMesh在"神威?太湖之光"和"天河二号"平台上分别最高获得了1.19X和1.85X的性能加速.最后,针对该应用在不同网格层的通信特点以及通信序列化导致大量通信不能隐藏的问题,提出了未来的研究方向.

摘要： 对炮射导弹进行数值模拟研究,是获取导弹气动特性变化规律的有效途径。采用多重网格生成方法,在保持总网格数不大的前提下,可快速获得收敛解。以三维Navier-Stokes方程为出发方程,采用S-A湍流模型,得到较大长径比的炮射导弹气动特性参数。研究结果表明:采用鸭式布局可以提高炮射导弹控制效率;在跨音速阶段压力中心会随着马赫数的增大而前移,使导弹的静稳定度降低;通过增大导弹长径比,可以提高静稳定度。

摘要： 有限差分法求解Helmholtz方程,依赖于两点:1差分格式的构造;2高效的求解算法.本文采用平均导数法离散Helmholtz方程.该差分格式有三点好处:1能适用于横纵不等间距采样;2在完全匹配层区域(PML),差分方程与微分方程逐点相容;3能将一个波长内的采样点数减少至少于4.求解离散的Helmholtz方程的算法一般分为直接法和迭代算法.直接法由于内存需求太大而无法适用于大规模问题;基于Krylov子空间的迭代方法结合多重网格预条件算法是一种快速高效求解方法,然而对于横纵不等间距采样(在多重网格中称为各向异性问题),经典的多重网格方法失效.本文分析了经典多重网格的三个重要组成部分:完全加权限制算子,点松弛技术以及双线性延拓算子,进而采用了半粗化技术代替全粗化技术,线松弛技术代替点松弛技术以及依赖差分算子的延拓算子代替双线性延拓算子,使得各向异性问题变得收敛;而且对于非均匀介质中-低频率的迭代问题,我们获得了较为满意的收敛速度.

摘要： 针对大长径比颗粒(即长径比差异较大颗粒),采用单重网格法进行邻居搜索时存在因网格尺寸较大,导致接触计算复杂度较大的问题,提出一种基于多重网格的新方法.该方法先将大长径比颗粒(如长秸秆颗粒)虚拟离散为长径比较小的颗粒,再将离散后的颗粒与其他颗粒一起混合,采用多重网格法进行邻居搜索.实验结果表明,该方法减小了邻居搜索网格尺寸和邻居元颗粒的数量,从而缩短了接触计算时间,提高了计算效率.

摘要： 多重网格技术是提高CFD计算效率的重要方式,聚合多重网格算法通过合并原始网格单元生成新的粗网格单元,保留了原始的网格关系,具有粗网格生成效率高、层级关系简单的特点;不足之处是粗网格质量难以保证,尤其对于复杂几何外形和粘性计算网格这一问题更加突出.针对上述问题,本文对原有基于MGridgen图形算法库的全场统一聚合方法进行了改进,将网格划分为附面层各向异性和外围各向同性区域分别进行处理,对于各向异性网格,采用线搜索方式对法向网格单元进行排序,将网格推进方向作为主要的聚合方向,另一方面对面网格单元进行聚合,两者的结合生成粗网格层次上的体网格单元;对于各向同性网格,直接对体网格单元进行聚合产生新的网格层次.采用上述方式聚合以后,粗网格单元是由很多边界面围合而成的多面体结构,为减少通量计算的复杂度,将相邻粗网格单元之间的多个面单元合并为一个单元,并以此建立粗网格层次上基于面的数据结构,达到提高计算效率的目的.采用上述计算方法,开展了三维复杂外形粘性非结构网格的多重网格计算,对网格质量、计算效率和计算结果进行了比较.结果表明,当前聚合方法有助于在粗网格层次上保留复杂外形的几何特征、控制聚合方向、有效改进粗网格层次的网格质量.采用新的计算以后,显著降低粗网格层次上的迭代时间,结合强耦合方向上的聚合方式,能有效提高粘性高延展性计算网格的收敛效率.

摘要： 本文基于通用CFD软件“风雷”(PHengLEI),完成了CHN-T1标模外形(CHN-T1)在不同攻角下、不同CPU核数并行以及不同多重网格功能下的气动力特性数值模拟,分析了攻角对气动力特性的影响规律,并将计算结果与试验数据进行了比较;在不同CPU核数并行和不同多重网格功能下,得到风雷软件的计算效率.结果表明,风雷软件得到的气动力系数与试验数据一致性很好,具有较高的并行效率和良好的多重网格加速收敛效果.

摘要： 随着超燃冲压发动机外形的复杂化,千万量级网格规模的发动机燃烧数值模拟需要很长时间才能完成,这制约了CFD技术为发动机选型提供依据,而多重网格方法能大大加速了流场的收敛速度.首先,简述了多重网格法实现的基本结构,分析了其高效性原理;其次,采用Burrows的二维氢气顺喷实验模型和NASA/Langley研究中心直连式发动机HIFiRE实验模型,通过不同并行规模的计算对比,分析了多重网格方法在求解超燃发动机燃烧仿真问题中的计算效率.结果表明,多重网格法不会影响流场最终的收敛结果,且具有明显的加速收敛作用,在超燃发动机大规模计算中多重网格法有明显的优点.

摘要： 在同时迭代重建算法,即SIRT的基础上,提出了一种基于多重网格的加速算法.SIRT算法对每个像素更新时,更新量与所有穿过该像素的射线所覆盖的其他像素有关.鉴于此,通过运用多重网格的思想,对SIRT算法进行了分析,指出了其全局性的迭代特点,进而根据“细网光滑、粗网校正”的思想,实现了较快的SIRT迭代重建.数值实验证明,该算法对噪声抑制更好,同时计算速度相比SIRT提高一倍以上.

摘要： 本文主要介绍了大地电磁多重网格二维反演方法，并采用这一技术对多个理论模型、实测数据进行了反演计算，获得了非常满意的反演结果。针对反演过程中碰到的一些技术性问题，采用了相应的修正技术予以改进。研究结果表明，这一技术一方面提供了一套可在实践中应用的手动多重网格大地电磁二维反演方法，另一方面，也为进一步发展大地电磁自动多重网格反演算法提供了实践方面的支持依据。

摘要： 针对在混合网格上求解N-S方程收敛较慢的问题,本文发展了一种基于各向异性聚合的多重网格法.这种各向异性聚合的多重网格法将物面附近区域和外场区域的网格分别聚合,使得粗网格在尽可能保持高质量的同时更加适应流场计算的需要.通过二维、三维的典型算例考核,表明了该方法具有较好的鲁棒性.

摘要： 本文提出了一种适用于非线性问题的多重网格延拓松弛技术，该方法的核心思想是将粗网格上计算得到的修正值松弛后传递到细网格上。计算表明，这种方法能够大幅提高非线性问题的多重网格方法收敛性，非线性程度越强，提高幅度越大，部分算例提速20倍以上，而且发现对非线性对流扩散方程的加速效果好于非线性扩散方程。

摘要： 本文采用基于离散傅立叶变换的时间谱方法对振荡翼型和机翼的非定常粘性流动进行了数值模拟。对流项的离散应用了Roe’s FDS格式，物理时间项的离散方法为时间谱方法。湍流模型采用了Spalart-Allmaras一方程湍流模型。为了进一步加速收敛，时空耦合RANs方程的求解采用了三层V循环多重网格技术。算例对俯仰振荡NACA0012翼型和Lann机翼的周期性非定常流场进行了数值计算。结果表明：对于周期性非定常流场的数值模拟，相比于传统的双时间方法，用时间谱方法近似物理时间项，不仅能够提高流场的计算精度，而且更能够大幅度提高计算效率。

摘要： 从基本流动控制方程及数值离散、多重网格、并行算法等方面详细阐述了混合网格框架下计算流体力学软件的基本原理,提出了采用三重嵌套循环结构在时间推进格式中实现多重网格加速及并行计算技术的主流程设计方案；同时给出了高精度混合网格并行计算软件在深腾7000系统上的大规模并行测试结果以及在某型民用飞机高升力流场数值模拟中的应用。结果表明:此高精度混合网格并行计算软件在采用千万网格点规模的大型飞机高升力复杂流场计算时,不仅计算结果与实验结果符合较好,且在2 048核并行计算时仍具有很好的并行可扩展性,计算效率不低于80％。

摘要： 本文目的是研究声激励对自由射流流场结构的影响。采用多重网格方法对声激励下三维自由射流（Re=2200）的空间演化做大涡模拟。比较了无激励情况和不同频率声激励下射流涡量场的改变。计算表明，当声激励频率接近射流优势频率时，涡量场结构变化显著。周向涡量集中卷起成大的涡环，射流径向扩展增大。当激励频率接近优势频率两倍时，有涡合并现象，说明出现次谐波。当激励频率远高于优势频率时，流场结构与无激励情况差别不大。本文还给出在接近优势频率的激励下射流中的流向涡量的分布，定性上与实验观察相同。

摘要： 本发明公开了一种基于离散化的多重自由曲面建筑网格划分方法，属于建筑网格划分领域。本发明为实现存在裁剪、孔洞的多重自由曲面建筑网格划分，首先，将多重曲面分别离散并缝合，形成由大量小三角形面片组成的离散化曲面。其次，采用改进的误差扩散算法，在离散化曲面上按一定的密度进行初始布点。然后，采用空间距离的粒子动力松弛算法对点云进行初步均匀化，并应用曲面距离的k均值算法进行再次均匀化。接着，对均匀的点云求三角网格。最后，对网格进行拓扑优化和光顺优化。本发明算法可有效处理存在裁剪、孔洞的多重自由曲面，并得到均匀光顺的三角网格。

摘要： 本发明公开了一种基于多重卷积计算的数字岩心微孔区体素网格粗化方法，它包括步骤：1、导入原始三维扫描图像；2、对大孔区体素，利用图像处理中的分水岭算法对大孔区进行分割，基于分割矩阵提取孔隙网络；3、对微孔区体素数据进行多重卷积计算，对满足粗化条件的卷积值所映射的微孔区体素进行粗化标记；4、利用粗化标记的微孔区矩阵和大孔区分割矩阵生成微孔区粗化后的网格单元信息和连接关系；5、将大孔区的孔隙网络与微孔区的网格单元合并，生成数字岩心混合模型的计算网格文件。本发明的技术效果是：在保证模拟结果准确性的前提下，减少了微孔区的计算网格数量，显著提高了计算效率。

摘要： 本实用新型公开了一种扁平喇叭状多重复杂曲面空间网格结构，包括依次连接的单层网格竖筒段、双曲单层屋面网格段和双曲单层墙面网壳段；单层网格竖筒段呈椭圆形；所述双曲单层屋面网格段呈扁平喇叭状，并连接于所述单层网格竖筒段上端，所述双曲单层屋面网格段的上端扁平，并朝外侧弯曲；所述双曲单层墙面网壳段连接于所述双曲单层屋面网格段的上端；所述空间网格结构包括多根沿所述单层网格竖筒段周向均布的径向主杆件，以及多根沿所述单层网格竖筒段周向螺旋缠绕的环向次杆件。采用本方案，通过多种自由空间网格结构的相互协调，相互支承，达到了扁平曲面外露网格采用较小截面即可跨越较大跨度，实现截面尺寸最小化，视觉通透最大化的特点。

摘要： 一种门型格构式多重抗侧力网格支撑框架，包括立柱、横梁和门形支撑组件；两个立柱平行设置，若干横梁等间距垂直设置在两个立柱之间，将两个立柱之间隔成若干矩形框；每个矩形框内均固定设置有门形支撑组件。本实用新型的门形网格支撑结构的刚度退化慢更利于抗震耗能，通过支撑与框架柱构成格构柱间接的减小框架跨度，由于将支撑力离散化为多个杆件，当某一杆件破坏后，内力重新分配，其他杆件仍能提供刚度，整个结构刚度退化较慢，延性性能更好。同时仍具有较大刚度和承载能力。

摘要： 一种窗格式网格支撑多重抗侧力支撑框架，包括立柱、横梁和网格支撑组件；两个立柱平行设置，若干横梁等间距垂直设置在两个立柱之间，将两个立柱之间隔成若干矩形框；每个矩形框内均固定设置有支撑组件。本实用新型网格支撑体系通过优化网格形式，形成格构梁，间接减小框架高度，有效的减小了支撑杆件的计算长度，支撑杆件长细比小，抗屈曲能力好,不易发生支撑杆件屈曲破坏，易于控制支撑屈曲破坏。

摘要： 本发明公开了代数多重网格三维变分数据同化方法，包括多重网格同化的基本框架，本发明结构科学合理，使用安全方便，非结构网格模式特点和多重网格变分同化的基本原理，首次将代数多重网格法与数据变分同化方法相结合，开发了代数多重网格变分数据同化技术，有效地解决了传统同化方法在复杂地形和非均匀观测资料同化方面面临的难题，并消除了正交网格同化结果到非规则模式网格的插值过程，有效提高了同化精度和灵活度，目前我国正在大力发展海洋经济，充分了解近岸海区的海洋环境状态对渔场、石油平台、潮汐发电设备等各种海洋工程的建设具有重要的保障意义，针对非规则网格模式的特点开发的代数多重网格数据同化技术，改善近岸海区的同化效果。

摘要： 本发明公开了一种飞行器绕流数值模拟的多重网格扰动域更新加速方法，针对现有多重网格方法在模拟飞行器绕流时存在大量无效计算的问题，通过在细网格和粗网格上采用对流、粘性两类动态计算域，使得流动控制方程在每个迭代步中均在仅包含未收敛受扰单元的对流动态计算域中求解，而粘性效应也仅在只包含粘性效应主导单元的粘性动态计算域内考虑，从而实现了仅对未收敛受扰单元求解、仅在局部区域考虑粘性效应的求解思路。通过有效减少单个迭代步的计算量和达到收敛态所需的迭代步数，本发明可显著提高多重网格方法模拟飞行器绕流的计算效率。

摘要： 本发明公开了一种基于代数多重网格和分水岭分割的图像融合方法；方法包括：将同一场景焦点不同的两幅或者多幅图像进行处理，得到一幅信息更加丰富的合成图像；利用代数多重网格方法对源图像进行重建，得到重建图像，通过分水岭图像分割算法，将均值图像分割成为不同的区域；并根据所分割的图像区域，计算该区域源图像与重建图像的均方误差，判断其清晰程度，生成区域清晰度决策图；根据区域清晰度决策图，得到图片清晰与模糊边界，根据这个边界对图像进行融合；相对于多分辨率的图像融合方法，该方法融合图像的每个目标区域都从源图像中清晰区域直接选取，避免了由于图像变化引起的图像清晰度的丢失。

摘要： 本发明公开了一种基于自适应模态多重网格的翼型CFD求解增稳和保守敛方法，首先在伪时间迭代过程中，提取流场快照，并进行快速傅里叶变换；然后当快速傅里叶变换所得的1倍频幅值达到最大值时，对流场快照矩阵进行模态分解，将流场从物理空间投影至模态空间；接下来将各阶流场模态频率进行高频滤波；最后将模态空间的流场信息反投影回物理空间，进行下一步迭代，直至流场收敛，最终完成翼型CFD求解。本发明方法可以自动识别流场主导振荡模态并将其滤去，普遍能够增强迭代计算的稳定性和收敛性，且不依赖计算网格，移植方便，具有广泛的适用性。

摘要： 本发明提供一种基于多重网格法的泥石流交汇区模拟方法及系统，涉及多相流模拟技术领域。本发明在已有的MAC法对泥石流交汇区模拟的基础上，引入多重网格技术，加速求解过程，模拟结果可以很好地模拟泥石流与主流交汇的形态和水位分布，进而用于泥石流灾害防治领域。通过多重网格技术，使得该算法计算效率更高、收敛更快，更适用于大规模的网格计算求解，相比于传统的MAC求解技术，对泥石流交汇区的模拟更加高效、耗时更短，有益于大规模的网格计算求解。