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拓扑优化中去除数值不稳定性的算法研究 被引量：14
1
作者 左孔天 王书亭 +2 位作者 陈立平 张云清 钟毅芳 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2005年第1期86-89,93,共5页
分析了拓扑优化计算中常出现的多孔材料、棋盘格、网格依赖性、局部极值等数值不稳定现象;分析了克服数值不稳定性现象的各种数值方法,及其各自的特点;提出了一种基于卷积因子前处理和小波分析后处理的综合过滤算法,能够有效消除拓扑优... 分析了拓扑优化计算中常出现的多孔材料、棋盘格、网格依赖性、局部极值等数值不稳定现象;分析了克服数值不稳定性现象的各种数值方法,及其各自的特点;提出了一种基于卷积因子前处理和小波分析后处理的综合过滤算法,能够有效消除拓扑优化中的数值不稳定现象。 展开更多
关键词 拓扑优化 数值不稳定性 综合过滤算法
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一种治愈强激波数值不稳定性的混合方法 被引量：5
2
作者 胡立军 袁礼 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2015年第5期482-493,共12页
HLLC(Harten-Lax-Leer-contact)格式是一种高分辨率格式,能够准确捕捉激波、接触间断和稀疏波.但是使用HLLC格式计算多维问题时,在强激波附近会出现激波不稳定现象.FORCE(first-order centred)格式在强激波附近表现出很好的稳定性,并且... HLLC(Harten-Lax-Leer-contact)格式是一种高分辨率格式,能够准确捕捉激波、接触间断和稀疏波.但是使用HLLC格式计算多维问题时,在强激波附近会出现激波不稳定现象.FORCE(first-order centred)格式在强激波附近表现出很好的稳定性,并且其数值耗散比HLL(HartenLax-Leer)格式小.分析了HLLC格式和FORCE格式在特定流动条件下的稳定性,构造了HLLCFORCE混合格式并且进一步结合开关函数来消除HLLC格式的激波不稳定现象.数值试验表明新构造的混合格式不仅能够消除HLLC格式的激波不稳定现象,还最大程度地保留HLLC格式高分辨率的优点. 展开更多
关键词 数值激波不稳定性 稳定性分析 HLLC-FORCE混合格式 MUSCL重构
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激波数值稳定的低耗散修正HLLEM格式与应用
3
作者 胡立军 李斌 黄泓兴 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期921-928,共8页
在航空航天领域,含强激波的可压缩流动问题的数值模拟具有重要的科学工程意义。许多流行的数值通量格式(如CFD工业软件中普遍使用的Roe格式)在计算强激波时会出现不同形式的数值不稳定现象,这些非物理现象极大影响了模拟结果的可靠性。... 在航空航天领域,含强激波的可压缩流动问题的数值模拟具有重要的科学工程意义。许多流行的数值通量格式(如CFD工业软件中普遍使用的Roe格式)在计算强激波时会出现不同形式的数值不稳定现象,这些非物理现象极大影响了模拟结果的可靠性。本文采用平衡对流耗散与声耗散的方法来增强格式的激波数值稳定性,通过简单修改波速的计算将其应用到HLLEM通量格式上。不同于传统上通过增加数值耗散的方法来消除格式的激波数值不稳定性,本文采用的策略不仅简单而且还能局部减少格式对非线性波的数值耗散。此外,采用THINC重构结合BVD算法来进一步减少数值耗散项中网格界面两侧的密度差,从而提高格式对于线性波的分辨率。稳定性分析证明了平衡对流耗散与声耗散可以有效地消除激波数值失稳现象。一系列经典的数值实验验证了构造的激波捕捉格式的高分辨率和强稳定性。 展开更多
关键词 三维欧拉方程组 HLLEM格式 激波数值不稳定性 声耗散 高分辨率
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一种数值稳定的低耗散激波捕捉格式
4
作者 胡立军 李龙 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第7期35-47,I0001,共14页
HLLC格式应用广泛且可以准确捕捉激波间断,其满足熵条件和保正性,易于推广到其他双曲系统。但是,在计算多维强激波时出现的数值不稳定现象大大限制了它在高马赫数流动问题中的应用。本文基于三维无黏可压缩欧拉方程组构造一种激波数值... HLLC格式应用广泛且可以准确捕捉激波间断,其满足熵条件和保正性,易于推广到其他双曲系统。但是,在计算多维强激波时出现的数值不稳定现象大大限制了它在高马赫数流动问题中的应用。本文基于三维无黏可压缩欧拉方程组构造一种激波数值稳定的HLLC格式(SS-HLLC):将传统的HLLC通量显式地改写成耗散的HLL通量和反扩散项的形式,利用充分光滑的控制函数调节激波附近横向通量中的反扩散项来改善格式的激波数值稳定性,分析证明了反扩散控制技术的有效性。此外,采用简单的THINC重构方法和BVD算法来减少数值耗散项中的密度差,从而构造了一种低耗散的激波数值稳定格式(LD-SS-HLLC),可进一步提高格式对接触间断的分辨率。经过一系列标准算例测试,结果证明了LD-SS-HLLC格式的低耗散性和激波数值稳定性。 展开更多
关键词 三维欧拉方程组 HLLC格式 激波数值不稳定性 反扩散控制 接触间断
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分层介质声特征阻抗反演—预处理方法实验验证与比较 被引量：1
5
作者 郭永刚 王宁 林俊轩 《青岛海洋大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2001年第6期943-949,共7页
数值不稳定性长期困扰着声反演方法的应用。避免该问题的方法之一是进行冲激响应提取的预处理 ,由冲激响应反演实验材料的各层反射系数序列 ,重建特性阻抗剖面。该文采用不同反卷积的方法提取冲激响应 ,反演阻抗剖面 ,并就精度及运算时... 数值不稳定性长期困扰着声反演方法的应用。避免该问题的方法之一是进行冲激响应提取的预处理 ,由冲激响应反演实验材料的各层反射系数序列 ,重建特性阻抗剖面。该文采用不同反卷积的方法提取冲激响应 ,反演阻抗剖面 ,并就精度及运算时间进行详细比较 。 展开更多
关键词 数值不稳定性 冲激响应 声阻抗 反卷积 声反演方法 噪声干扰 预处理
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具有极化特性的拓扑优化节点密度插值方法 被引量：5
6
作者 杜义贤 张严 +3 位作者 李涵钊 田启华 徐明 罗震 《机械设计》 CSCD 北大核心 2018年第3期80-85,共6页
为了解决拓扑优化中棋盘格式和灰度单元等数值不稳定性问题,提出了一种能构造连续密度场和极化中间密度的节点密度插值方法。基于节点密度,该方法首先建立了基于双线性函数的拓扑优化密度插值函数,使设计区域的密度场具有连续性,在数学... 为了解决拓扑优化中棋盘格式和灰度单元等数值不稳定性问题,提出了一种能构造连续密度场和极化中间密度的节点密度插值方法。基于节点密度,该方法首先建立了基于双线性函数的拓扑优化密度插值函数,使设计区域的密度场具有连续性,在数学本质上消除了棋盘格现象;然后构造具有逼近0/1两端特性的密度极化函数,合理极化中间密度,极大减少了中间密度节点数量,抑制了灰度单元。经典数值算例表明:所提出的方法能有效地解决棋盘格,抑制灰度单元。 展开更多
关键词 拓扑优化 数值不稳定性 节点密度法 双线性插值 密度极化
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对力学科学处2004年和部分2003年重点、重大项目结题验收情况的简要介绍
7
作者 孟庆国 詹世革 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期427-429,共3页
2004年力学科学处共有3项重点项目需进行结题验收(见表1),按照<国家自然科学基金重点项目管理办法>的有关规定,对这些项目的验收工作已在今年上半年完成.
关键词 中国 力学科学处 自然科学基金 基金管理 “高维粒子输运和高温高密度流体不稳定性的数值模拟研究” “城市交通流研究”
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一种健壮的混合Roe黎曼求解器 被引量：2
8
作者 胡立军 袁礼 翟健 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期818-824,共7页
使用Roe格式计算多维流动问题时,在强激波附近会出现数值激波不稳定现象。带有剪切粘性的HLLEC格式不仅可以捕捉接触间断,而且表现出很好的稳定性。混合Roe格式和HLLEC格式来消除数值激波不稳定性。在强激波附近,通过激波面法向和网格... 使用Roe格式计算多维流动问题时,在强激波附近会出现数值激波不稳定现象。带有剪切粘性的HLLEC格式不仅可以捕捉接触间断,而且表现出很好的稳定性。混合Roe格式和HLLEC格式来消除数值激波不稳定性。在强激波附近,通过激波面法向和网格界面法向的夹角来定义开关函数,使得数值通量在激波面横向切换成HLLEC格式。在其余地方,数值通量依然使用Roe格式来计算。数值试验表明,混合格式不仅消除了Roe格式的数值激波不稳定性,还最大程度地减少了HLLEC格式所带来的剪切耗散,保留了Roe格式高分辨率的优点。 展开更多
关键词 无粘可压缩流 Roe格式 HLLEC格式 Roe-HLLEC格式 数值激波不稳定性
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一种健壮的TV通量分裂格式
9
作者 胡立军 袁礼 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期562-568,共7页
随着计算流体力学的快速发展,设计精确、高效并且健壮的数值格式变得尤为重要。Toro等 [8] 提出的TV通量分裂格式表现出简单、高效和精确分辨接触间断等优点,但是在计算一些多维算例时会出现数值激波不稳定现象。两波近似的HLL格式在计... 随着计算流体力学的快速发展,设计精确、高效并且健壮的数值格式变得尤为重要。Toro等 [8] 提出的TV通量分裂格式表现出简单、高效和精确分辨接触间断等优点,但是在计算一些多维算例时会出现数值激波不稳定现象。两波近似的HLL格式在计算中非常高效和健壮,但是不能分辨接触间断大大地限制了其应用。本文对TV通量分裂格式进行稳定性分析,据此提出一种混合格式来消除TV格式的数值激波不稳定性。数值试验表明,本文构造的混合格式不仅保留了原始TV格式的优点,而且具有更好的健壮性,在计算二维问题时不会出现数值激波不稳定现象。 展开更多
关键词 欧拉方程 Toro-Vdzquez分裂 HLL-CPS格式 R-TV格式 数值激波不稳定性
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一种健壮的低耗散通量分裂格式
10
作者 胡立军 袁礼 翟健 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2019年第2期150-166,共17页
随着计算流体力学的快速发展,设计精确、高效并且健壮的数值格式变得尤为重要.通过对3种流行的通量分裂方法(AUSM、Zha-Bilgen和Toro-Vázquez)的对流通量和压力通量进行特征分析,构造了一种简单、低耗散并且健壮的通量分裂格式(命... 随着计算流体力学的快速发展,设计精确、高效并且健壮的数值格式变得尤为重要.通过对3种流行的通量分裂方法(AUSM、Zha-Bilgen和Toro-Vázquez)的对流通量和压力通量进行特征分析,构造了一种简单、低耗散并且健壮的通量分裂格式(命名为R-ZB格式).采用Zha-Bilgen分裂方法将Euler方程的通量分裂成对流通量和压力通量,其中对流通量采用迎风方法来计算,压力通量采用低耗散的HLL格式来计算,从而克服了原始的HLL格式不能精确分辨接触间断的缺点.数值实验表明,该文给出的R-ZB格式不仅保留了原始Zha-Bilgen格式简单高效、能够精确分辨接触间断等优点,而且具有更好的健壮性,在计算二维问题时不会出现数值激波不稳定现象. 展开更多
关键词 EULER方程 Zha-Bilgen分裂 HLL R-ZB 低耗散 数值激波不稳定性
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