嵌套网格

摘要： 文章基于结构嵌套网格对旋翼、机身进行流场数值模拟研究。流场区域被分为多个相互嵌套的子区域,即背景网格和部件网格,各重叠区域通过插值传递流场信息。流动控制方程采用非定常Euler方程,空间离散采用Jameson有限体积法,时间推进采用双时间步长法。通过对旋翼、机身进行数值模拟,将计算结果与试验结果对比,吻合较好,表明本文方法得到的结果是准确可信的。

摘要： 为对比研究嵌套网格模拟结果与传统网格模拟结果间的差异,分别采用传统网格方法和嵌套网格方法开展了扁平钢箱梁气动特性参数识别研究.首先,基于理想平板模型,将2种网格的三分力系数和颤振导数识别结果与理论值进行对比,验证了数值模拟方法的准确性.其次,分别基于2种网格建立了某大跨度悬索桥主梁断面模型,开展气动参数识别,并对比2种模型结果.结果表明:采用嵌套网格数值模拟得到的理想平板三分力系数和颤振导数均与理论值吻合良好;基于嵌套网格方法可有效识别扁平钢箱梁断面的静力三分力系数和颤振导数;嵌套网格方法可以降低不同风攻角工况下的网格划分工作量,有效解决网格畸变过大的问题.

摘要： 运输机重装空投时,机舱横截面方向堵塞度较大,快速移动的空投物会造成舱内压力剧烈变化,甚至损害舱内乘员的身体健康,因此,有必要对运输机空投舱内压力的变化展开数值模拟研究.以运输机机舱内大型货箱在牵引伞拉力、重力、摩擦力以及气动力共同作用下x方向的变加速直线运动这一流固耦合问题为研究对象,基于运动嵌套重叠网格,对运输机重装空投前舱动态压力变化进行数值模拟,分析模型尺寸、来流速度、机舱堵塞度、投放位置等参数对舱内动态压力的影响规律,进而提出运输机重装空投风洞试验时与舱内压力相关的相似准则.结果表明:运输机执行重装空投任务时,空投物距离前舱位置越近,来流速度越大,堵塞度越大,空投时前舱动态压力变化越大,反之越小;风洞试验时,用空投前前舱压力值为参考量的舱内无量纲数是最准确、合适的舱内压力相似准则.

摘要： 使用1980～2017年共38年崇明站逐日降水资料对崇明站年降水量及暴雨日数的特征进行分析,并使用中尺度数值预报模式WRF3.9.1.1(Weather Research and Forecasting model)针对崇明年降水量及暴雨日数异常年份2015年的最强降水过程进行数值模拟,结合站点降水观测资料使用统计方法来系统验证模拟结果.通过敏感性试验着重研究尺度自适应的GF(Grell–Freitas)与传统的KF(Kain–Fritsch)、BMJ(Betts–Miller–Janji?)积云对流参数化方案在不同比率的网格嵌套方式下对于本次过程极端降水总量及逐时变化预报的影响.研究结果表明:使用大比率(9:1或15:1)的双层嵌套可以更真实地模拟强降水区累积降水量分布和逐时变化情况,而使用传统的小比率(3:1或5:1)三层嵌套网格会导致大暴雨和特大暴雨的TS(Threat Score)评分降低,小时降水峰值模拟偏弱等问题;模式外圈使用传统的KF、BMJ积云对流方案比尺度自适应的GF方案对于内圈高分辨率的极端降水总量、逐时变化模拟更有优势,特别是使用KF方案,可以更真实地模拟出极端降水中心的日变化强度;而使用GF方案对于入海口降水模拟偏弱,大暴雨和特大暴雨的TS评分普遍偏低,小时降水峰值也被严重低估.

摘要： 超声速下子母弹的分离过程是一种包括多体运动边界与复杂气动流场干扰的多体分离问题.采用嵌套网格技术,对流体力学方程组及六自由度刚体动力学方程组进行了耦合求解,重点研究了子母弹的结构特征(包括子弹的数目、有无弹翼及排列方式等)对分离过程中流场特性的影响.结果 表明:嵌套网格技术能较好地模拟超声速子母弹分离过程中的复杂扰动流场;子弹体数目越多,弹体间的气动耦合效应越强;尾翼的存在能够极大提高弹体的静稳定性;相较于“圆周型”分布,“中心圆周型”分布趋于加快弹体间的分离.

摘要： 嵌套网格技术的难点在于如何建立嵌套网格间的信息传递机制.针对嵌套网格技术的难点,发展了一种自动化、高效、可靠的嵌套预处理技术.该技术分别采用洞映射法、ADT法和割补法对嵌套网格进行挖洞、寻点和洞面优化处理,从而得到较为理想的嵌套网格重叠区,保证了流场求解时嵌套网格具有较高的插值精度.某客机算例的数值模拟结果表明:本文发展的嵌套预处理技术具有自动化程度高、鲁棒性好和插值精度高等优点.

摘要： 倾转旋翼机在倾转过渡过程中气动构型不断变化,气动特性具有强非线性的特点.针对倾转旋翼机复杂的连续倾转过渡状态,基于运动嵌套网格和局部坐标系理论建立一套适合于模拟倾转旋翼机连续倾转过渡状态的网格系统,并采用RANS方程建立适合于强非线性气动特性的非定常流场分析的CFD方法;采用该方法模拟某型倾转旋翼机从直升机模式到固定翼模式的连续倾转过渡状态的气动特性.结果表明:对于不同的倾转过渡时间,旋翼和机体气动特性随旋翼倾转角增加变化趋势基本一致;随着旋翼倾转角增加,机体升力系数先增大后减小,在旋翼倾转角40°附近达到最大,相比初始状态及平飞状态增大约30％;随着旋翼倾转角、总距角及前飞速度线性增大,旋翼拉力系数及其垂向分量逐渐减小;旋翼倾转角和前飞速度线性增大,采用合适的总距角非线性变化曲线,倾转旋翼机总升力可以保持在目标值附近.

摘要： 为了研究双圆柱在变攻角下的涡激振动机理,基于CFD (Computational Fluid Dynamics)耦合动力学及嵌套网格方法,建立了双自由度圆柱体涡激振动的高保真数值模型.通过与国内外实验数据对比,验证了数值模型及程序的准确性.然后,对雷诺数Re=0～8000、约化速度Ur=2～13、来流攻角θ=0°～90°下圆柱体的振动响应、流体力特性、尾流模式开展了研究.仿真结果表明:当约化速度Ur=2～3时,随着来流攻角增加,上下游柱体横向位移差不断增大,柱体尾流模式经历了单钝体、2S(双单涡模式)、2S(同相同步或反相同步模式)的演变过程,此时柱体振幅较小;当Ur=4～8时,上下游柱体进入锁定区间,振幅均达到最大.与大攻角(θ=60°～90°)不同,由于小攻角下(θ=0°～30°)柱间存在较强的涡融合效应,相应的振幅较大些.特别的,受柱间屏蔽作用控制,小攻角下柱体最大振幅开始于更大的约化速度;当Ur=9～13时,大攻角下上下游柱体均脱离锁定区间,振幅与单圆柱趋于一致.相反,小攻角下柱体振动频率接近漩涡脱落频率,加之上游柱体尾流的单边促进作用,导致上下游柱体振幅一直处于较大值.研究结果可为相关海洋工程设计提供参考.

摘要： 风洞实验在飞行器研制过程中起着非常重要的作用,但是风洞洞壁的存在对飞行器的气动特性产生了显著的干扰影响,有必要对洞壁干扰做相关研究.针对风洞实验的特点,发展基于"风洞洞壁静压监测反馈调节系统"的数值模拟方法,通过该调节系统使风洞的数值模拟状态达到风洞实验的目标状态,并利用该调节系统对后掠机翼的风洞实验进行数值模拟,将数值模拟结果与实验数据进行对比,对比结果验证了该反馈调节系统的可行性及数值方法的可靠性.此外,利用嵌套网格技术对不同攻角的后掠机翼风洞实验进行数值模拟,并将计算结果与自由来流状态下的计算结果进行对比,研究并分析了风洞洞壁对亚声速及跨声速风洞实验的干扰影响.结果表明,在亚声速情况下,风洞洞壁对流场的影响较小,而对于跨声速流动,洞壁干扰影响较强,激波位置向后移动,且移动幅度较大.

摘要： 飞翼布局因其特殊的构型,表现出与常规飞行器较大的性能差异.内埋式弹舱能够帮助战机提高其隐身性能,但舱门干扰和空腔结构下流动较为复杂,多枚弹体在分离过程中极有可能互相发生碰撞或与武器舱接触,威胁载机安全,因而提高内埋式武器的分离品质至关重要.使用改进的非结构嵌套网格径向基函数插值方法、耦合流动控制方程和刚体动力学方程(RBD,Rigid Body Dynam-ics),对一类常规"W"型飞翼布局内埋式武器的分离过程进行数值模拟,分离过程考虑了分离间隔(0 s/0.01 s/0.03 s)对弹体分离品质的影响.仿真结果表明,在前后舱2枚弹体分离的过程中,采用时序分离的方式能够有效提高后舱分离弹体的分离品质,整个分离过程中弹体的姿态变化较为平稳.

摘要： 在嵌套网格下,利用第三代海浪模式SWAN对中国南海地区的台风浪进行模拟.将1415号强台风"海鸥"的风场作为驱动风场,模拟了该台风的波浪场过程,并与当地两处浮标的实测波高与周期对比,计算其偏差(BIAS).结果表明:采用嵌套网格的计算结果与实测数据相比有义波高偏差为0.205m、0.441m,周期偏差为-0.835s、-0.335s,模拟结果与实测数据吻合良好.利用SWAN海浪模式的网格嵌套能够较准确的模拟南海海域的台风浪,对该海域台风浪的数值预报具有参考意义.

摘要： 在翼型非定常风洞试验中,洞壁干扰对试验数据的准确性有很大影响.本文基于运动嵌套网格粘性流动数值模拟方法,提出了一种翼型非定常风洞试验洞壁干扰的评估、修正方法.针对翼型俯仰振荡运动的特点,生成不随翼型运动的H型背景网格和随翼型作俯仰振荡运动的绕翼型的C型网格,并进行网格嵌套.通过改变边界条件,分别对翼型在“自由来流”和“风洞试验”状态下的流场进行数值模拟,并以气动力/力矩和流动参数在两种边界条件下的差值评估动态试验的洞壁干扰,并进行洞壁干扰的修正.其次,结合数值模拟的绕翼型流动的流线图,分析了翼型做俯仰运动时风洞洞壁的影响.结果表明,本方法能够正确模拟自由来流和风洞试验条件下翼型静态和动态试验的流场,并对翼型风洞静态和动态试验的洞壁干扰进行评估与修正;与自由流情况相比,风洞洞壁并未改变翼型做俯仰运动时的流动结构,为进一步探究简化的修正方法提供了基础.

摘要： 本文针对螺旋桨滑流复杂非定常流场进行数值模拟分析方法研究,开发了一套可自适应嵌套网格系统解析螺旋桨滑流流场,使用非定常雷诺平均(unsteady reynolds average navier-stokes,URANS)方法和分离涡模拟(detached eddy simulation,DES)方法进行数值求解,分析两种方法对复杂流场的解析精度.计算结果表明,通过网格自适应技术能够实现流场网格的合理化分布,网格生成人工调整工作量小,能够在较小资源消耗情况下可以获得较高精度的计算结果,通过DES方法能够获得较为精细的桨尖涡和桨毂涡结构,对形态较为复杂且涡核尺度差异较大的滑流流场有较好的解析精度,而URANS方法得到了较为精准的桨尖涡运动轨迹,但没有捕捉到桨毂涡的非定常特征.

摘要： 近年来,随着计算流体力学技术的发展和进步,在应用愈加广泛的形势下,也逐步显现出一些瓶颈.嵌套网格与传统的拼接网格之间最根本的不同在于允许网格分块独立生成、允许交错重叠,使得复杂几何的网格划分难度大大降低、网格质量大幅提高、前处理更加灵活方便;网格随体运动的方式也更适合模拟刚体具有相对运动时的动力学特性仿真.因此,嵌套网格技术在复杂几何和复杂流场仿真、船舶六自由度运动时的水动力学特性仿真等领域有着突破现有技术瓶颈的潜在能力和广阔的应用前景.

摘要： 本文建立了一种嵌套网格无重叠物面网格生成技术与气动力积分技术.该技术通过对物面网格iblank判定与标识,在重叠区域形成洞点,并通过三角形单元填充的形式建立封闭气动力积分面网格,气动力积分是在这种面网格上进行的压力与黏性应力的积分,并给出了气动力积分计算方法.最后通过典型数值实验验证了该方法计算结果的正确性.

摘要： 基于一套高效通用的多块组合运动嵌套网格技术,建立了适合倾转旋翼机气动干扰特性分析的高效混合CFD(Computational fluid dynamics)方法.在倾转旋翼机贴体网格区采用可压Navier-Stokes方程作为主控方程,背景网格区选用Euler方程,湍流模型选用Spalart-Allmaras模型.为了加速流场模拟,运用了SPMD(Single Program Multiple Data)模式的并行加速技术.在此基础上,着重对倾转旋翼机悬停/巡航状态的气动特性进行了数值研究,分别得出了巡航状态下的气动特性以及悬停状态下倾转旋翼机典型的"喷泉效应"干扰现象.计算结果表明本文建立的组合嵌套网格方法能够较好的表征倾转旋翼机的结构特性,并能够有效的用于倾转旋翼机的分析及设计.

摘要： 把嵌套网格技术与N-S方程的数值求解方法相结合,构成了一个适用于螺旋桨滑流影响流场数值计算的求解器.为描述螺旋桨和短舱之间的相对运动关系,分别生成了围绕旋转运动部件螺旋桨的小网格和不动部件短舱的背景网格,N-S方程求解空间方向上使用二阶迎风格式、时间方向采用双时间方法.为提高求解器的计算效率,采用基于共享内存(OMP)的方法对程序进行了并行化改进.应用该求解器,对螺旋桨/短舱模型的螺旋桨拉力、滑流影响流场的诱导速度及涡量分布进行了计算分析.计算得到的不同转速下螺旋桨拉力系数与试验值较为一致,流场结构比较合理,表明本文所建立的计算方法在螺旋桨非定常流场数值模拟方面具有一定的可行性.

摘要： 使用解析函数作为插值模板,对Wendland's C2径向基函数(C2)、逆二次径向基函数(IQ)和以距离倒数(WA)作为权重的三种不同的插值方法进行插值精度分析,Wendland's C2径向基函数插值的数值精度较高.针对嵌套边界区域出现的数值奇性问题,提出了一种通过调整Wendland's C2径向基函数的作用半径来控制插值矩阵条件数的方法.通过对MD30P/30N多段翼流场的数值模拟,验证了该方法的计算精度.基于课题组自主开发的非结构混合网格雷诺平均Navier-Stokes方程求解程序HUNS3D,耦合六自由度刚体运动学方程,通过对跨声速下典型外挂物分离过程的数值模拟,进一步验证该插值方法具有很好的鲁棒性与精度.

摘要： 针对旋翼粘性绕流CFD模拟显式方法计算效率不高的难题,本文建立了一套高效的基于隐式LU-SGS算法的旋翼悬停流场求解方法.首先,求解Poisson方程生成桨叶剖面翼型的贴体正交网格,并通过剖面网格插值、翻折方法生成桨叶C-O型贴体网格;在此基础上,同时采用了基于“扰动衍射”挖洞方法与“Inverse map”相结合的洞边界划定与贡献单元搜索方法,解决了嵌套网格技术中的相关瓶颈问题;然后,以非惯性系下耦合S-A湍流模型的RANS方程为流场主控方程,对流通量采用Roe-MUSCL格式进行离散,时间推进则采用高效的隐式LU-SGS方法.最后,采用所建立的方法对不同二维旋翼翼型和悬停状态“Caradonna-Tung”以及UH-60A旋翼的流场及气动特性进行了计算,并将计算结果与实验值进行了对比,验证了该方法在旋翼CFD流场模拟中的高效性和高精度特征.

摘要： 基于RANS方程和嵌套网格方法,开展了多种桨尖外形对旋翼气动特性及桨尖涡影响的数值分析研究.首先,建立了“扰动衍射”挖洞方法结合改进型“最小距离”贡献单元搜索方法的旋翼嵌套网格生成方法.然后,以添加旋转源项的RANS方程为流场求解控制方程,并采用S-A湍流模型,发展了高效、高精度的悬停状态旋翼气动性能分析方法,分别采用AUSM-MUSCL格式和中心格式对对流通量和粘性通量进行空间离散,时间方向采用隐式LU-SGS 推进方法,并采用并行方法提高具有先进桨尖外形的旋翼流场数值计算的效率.在流场求解方法验证的基础上,以7A模型为初始旋翼,开展了后掠、前掠、上反和下反桨尖对旋翼气动特性及桨尖涡的影响的研究,结果表明:桨尖的后掠能够有效提高旋翼在桨尖处的拉力,下反桨尖不仅能够有效削弱桨尖涡强度,并且能够有效加快涡量的耗散.

摘要： 本发明提供一种基于嵌套交叉偶极子阵列的无网格单比特DOA估计方法，包括下列步骤：构建嵌套交叉偶极子阵列模型，将所述嵌套交叉偶极子阵列模型接收到的数据进行单比特量化，并计算单比特量化结果的协方差矩阵；把协方差矩阵矢量化并获得对应于差分共阵的向量，将对应于差分共阵的向量构造成测量值矩阵；引入原子范数最小化，确定优化目标的函数形式；利用ADMM求解原子范数最小化，同时获得拉格朗日增广函数表达式；对拉格朗日增广函数表达式进行迭代求解，获得测量值矩阵的去噪估计值；对所述测量值矩阵的去噪估计值进行求解，获得最终DOA估计。

摘要： 本发明公开了一种云边协同精细化模拟的陆面单元‑河网网格嵌套方法，涉及精准洪水预报和水环境精细化管理技术领域，包括：基于数字高程模型DEM，对陆面单元进行单元划分，建立精细化模拟全尺度的网格离散系统；每个单元产生的水量及污染负荷进入河道；河道内进行水下地形网格的生成，并完成河网网格耦合；进行陆面单元与河网网格的嵌套，通过箱体单元媒介完成陆面单元与河网网格的嵌套所涉及的河道内外物质与能量的交换过程。本发明创建了局部精准、全局最优的精度高、适应性强的陆面单元‑河网网格嵌套技术，拓展了陆面空间单元精度，实现了可增可减、可粗可细的精细网格汇编与嵌套，极大提升了流域空间单元与河道网格划分的计算能力及效率。

摘要： 本申请公开了一种基于嵌套包围盒概念用于物面网格的数据结构构建方法，由于目标体所包含的信息能够体现出某一物的结构、形状，同步本说明书中的方法在构建数据结构时将目标体体现出的结构、形状信息加以利用，以辅助数据结构的构建。此外，本说明书中的技术方案在构建数据结构时采用了K‑DTree和嵌套包围盒的概念，使得在判断网格单元与包围盒是否相交时快速排除无关网格单元，从而大幅提高判断效率，有利于提高数据查找的速度。本申请中的方法适用于行政、商业、金融、管理、监督或预测目的的数据处理系统或方法；其他类目不包含的专门适用于行政、商业、金融、管理、监督或预测目的的数据处理系统或方法。

摘要： 本发明公开了一种基于区域划分和局部网格嵌套的遥感卫星区域观测方法，其步骤包括：1、将目标区域划分成相对独立的局部区域，各个区域之间可以重叠但互不干扰；2、将目标区域按照局部区域进行不同粒度的网格化离散；3、不同层级的网格构成的条带可以共同构成一个可行观测方案。本发明能应用于多颗卫星协同观测一个目标区域，将目标区域划分成互不影响的局部区域单独处理，实现计算资源消耗与解的最优性之间的平衡，从而能以合适的计算资源得出较好的区域目标协同观测方案。

摘要： 本发明提供一种基于嵌套交叉偶极子阵列的无网格单比特DOA估计方法，包括下列步骤：构建嵌套交叉偶极子阵列模型，将所述嵌套交叉偶极子阵列模型接收到的数据进行单比特量化，并计算单比特量化结果的协方差矩阵；把协方差矩阵矢量化并获得对应于差分共阵的向量，将对应于差分共阵的向量构造成测量值矩阵；引入原子范数最小化，确定优化目标的函数形式；利用ADMM求解原子范数最小化，同时获得拉格朗日增广函数表达式；对拉格朗日增广函数表达式进行迭代求解，获得测量值矩阵的去噪估计值；对所述测量值矩阵的去噪估计值进行求解，获得最终DOA估计。

摘要： 本发明提供一种飞行器动态流场分析中高效的嵌套网格宿主单元搜索方法，为给定区域的网格单元创建系列的不止一个的sub‑ADT树，并将这些sub‑ADT的存储地址以数组形式注册到登记簿，首先把待查网格点根据其坐标位置定格在一特定的局部区域对应的sub‑ADT上，然后通过常规ADT的方式进行其对应宿主单元的搜索，从而将多套相互嵌套的网格进行装配，开展飞行器动态运动流场分析。该方法大大地减少了每个子ADT数的深度，使得每个子ADT树结构有较好的均衡性，同时快速地将待查点定位到一个非常小的局部区域，减小了宿主单元搜索的区域范围，有效地降低了搜索耗时，缩短飞行器动态运动过程的数值模拟时间。

摘要： 本发明实施例公开了一种嵌套网格的建立方法及装置，该方法包括：生成当前部件的表面结构化网格；生成当前部件的三维结构化网格；判断网格点是否进入相邻部件的几何内部；若是，则将该网格点确定为几何内点，否则确定为正常网格点；将与每个几何内点相邻的正常网格点确定为网格交叉点；将与相邻部件网格发生交叉的当前部件远场边界点确定为网格交叉点；确定网格交叉点在相邻部件三维结构化网格中的归属网格位置；根据网格交叉点的归属网格位置，确定网格交叉点与相邻部件网格之间的流场传递关系。本发明实施例快速简便地甄别不同部件网格之间的嵌套关系，准确有效地确定网格交叉点与相邻部件网格之间的流场传递关系，可分析由任意机身机翼部件组合而成的飞机构型流场信息传递方式。

摘要： 一种显式嵌套网格装配方法、装置及存储介质，所述方法包括步骤：获取部件网格的网格信息；获取所述部件网格中各网格单元的壁面距；挖去物面内所有背景网格的网格单元；向外推进所述网格单元中的洞边界单元；获取各所述网格单元的贡献单元；根据所述洞边界单元和所述贡献单元进行网格单元分类；获取所述部件网格在重叠区域中的插值关系；根据所述插值关系传递流场信息。本申请采用改进的洞映射法，在挖洞过程中减少了计算机内存的占用；挖洞后再采用相邻单元搜索法进行贡献单元的搜索，有效减少了搜索次数，提高了搜索效率；减少贡献单元搜索次数和挖洞时网格单元内存占用，解决了具有多体相对运动的非定常扰流数值模拟问题。

摘要： 本发明公开一种基于NEMO模型的嵌套网格水深生成方法。该方法可以根据给定的任意范围和细化系数在模型母网格基础上嵌套加密形成子网格，并计算嵌套子网格内每个格点处水深值，得到嵌套子网格的水深数据。本发明可以快速便捷的给出任意范围任意加密程度的嵌套网格水深结果，从而为NEMO模型的运行提供必要的输入条件。

摘要： 本发明提供一种飞行器动态流场分析中高效的嵌套网格宿主单元搜索方法，为给定区域的网格单元创建系列的不止一个的sub‑ADT树，并将这些sub‑ADT的存储地址以数组形式注册到登记簿，首先把待查网格点根据其坐标位置定格在一特定的局部区域对应的sub‑ADT上，然后通过常规ADT的方式进行其对应宿主单元的搜索，从而将多套相互嵌套的网格进行装配，开展飞行器动态运动流场分析。该方法大大地减少了每个子ADT数的深度，使得每个子ADT树结构有较好的均衡性，同时快速地将待查点定位到一个非常小的局部区域，减小了宿主单元搜索的区域范围，有效地降低了搜索耗时，缩短飞行器动态运动过程的数值模拟时间。