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基于非结构网格蒙特卡罗的多物理耦合数据传递方法研究
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作者 李锐 刘仕倡 +2 位作者 王立鹏 王振宇 陈义学 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第6期1217-1225,共9页
针对反应堆多物理耦合过程中的数据传递问题,本文研究非结构网格蒙特卡罗和有限元结合的方法。对于其中的核热力耦合问题,采用RMC与ABAQUS的传热和膨胀模块耦合的方法,并使用Godiva-Ⅰ脉冲堆模型进行验证。计算结果与参考文献对比,峰值... 针对反应堆多物理耦合过程中的数据传递问题,本文研究非结构网格蒙特卡罗和有限元结合的方法。对于其中的核热力耦合问题,采用RMC与ABAQUS的传热和膨胀模块耦合的方法,并使用Godiva-Ⅰ脉冲堆模型进行验证。计算结果与参考文献对比,峰值温度的差异在1 K以内,反应性负反馈的差异为0.87%。对于其中的核热流耦合问题,采用MCNP与ABAQUS的传热和CFD模块耦合的方法,并使用钠冷快堆燃料棒模型进行验证。结果表明,峰值温度与参考文献的结果相差1 K。这两种方法在计算过程中保持了模型的一致性,确保了数据的精确传递,为反应堆多物理耦合分析提供参考。 展开更多
关键词 非结构网格蒙特卡罗 多物理耦合 有限元分析
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基于COME的四面体非结构网格中子输运并行计算方法研究
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作者 仲洋宇 张天铖 周夏峰 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第6期1204-1216,共13页
异形复杂几何核反应堆堆芯的精细化中子输运求解一直是核反应堆物理计算的热点和难点,而非结构网格并行求解方法由于其优异的几何适应性,广泛应用于异形复杂几何堆芯的大规模数值模拟研究。本文基于华中科技大学虚拟反应堆耦合分析实验... 异形复杂几何核反应堆堆芯的精细化中子输运求解一直是核反应堆物理计算的热点和难点,而非结构网格并行求解方法由于其优异的几何适应性,广泛应用于异形复杂几何堆芯的大规模数值模拟研究。本文基于华中科技大学虚拟反应堆耦合分析实验室开发的COME耦合平台,开发了四面体非结构网格的三维多群并行中子输运求解程序TETRIS,TETRIS程序角度离散采用离散纵标法,空间离散采用间断有限元。由于异形复杂几何核反应堆堆芯材料分布不均匀,传统源迭代求解中子输运方程难度高,为加速中子输运方程的求解效率,TETRIS程序基于Matrix-Free方法在COME平台上实现Krylov子空间加速方法。此外,由于精细化刻画核反应堆需要大量的非结构网格,内存需求大且计算时间长,为减少计算时间与内存需求,TETRIS程序对空间变量实现基于MPI的block-Jacobi空间并行扫描方案,对能群实现基于MPI的并行求解,对角度方向实现基于OpenMP的并行求解。针对PinCell模型、六边形几何模型、C5G7基准模型以及KNK-Ⅱ实验快中子反应堆模型的计算结果表明:TETRIS程序具有良好的计算精度、并行效率和几何适用性,与多群蒙特卡罗的计算精度相当。与多群OpenMC蒙特卡罗参考结果相比,4个算例的有效增殖因数偏差低于100 pcm,功率相对偏差低于1.4%。不同并行策略计算消耗统计结果表明,TETRIS程序百核并行效率绝大部分在50%以上,Krylov子空间方法加速比最高为3.47。 展开更多
关键词 离散纵标 非结构网格 KRYLOV子空间 间断有限元
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基于非结构网格粒子输运的蒙特卡罗模拟计算研究 被引量:3
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作者 王立鹏 陈森 +5 位作者 张信一 姜夺玉 胡田亮 曹璐 李达 陈立新 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期286-294,共9页
传统的构造实体几何的建模方式不能满足复杂几何输运、多物理耦合计算和大尺度核辐射效应模拟等问题,目前MCNP程序允许在非结构化的网格下跟踪粒子,它是作为一个网格空间嵌入在传统的构造实体几何之中,非结构网格几何采用有限元程序ABA... 传统的构造实体几何的建模方式不能满足复杂几何输运、多物理耦合计算和大尺度核辐射效应模拟等问题,目前MCNP程序允许在非结构化的网格下跟踪粒子,它是作为一个网格空间嵌入在传统的构造实体几何之中,非结构网格几何采用有限元程序ABAQUS创建,使用MCNP的径迹长度估计器计算非结构网格单元内的输运结果,并在非结构网格上执行单元对单元的跟踪,结果可以输出到ABAQUS或者Paraview进行可视化和其他物理分析。本文分析了两种典型的基准实验:Ueki固定源和Godiva临界源问题,模拟结果表明,UM几何的运行时间和与CSG几何的计算偏差与输入网格单元的数量、单元的阶数成正比,同样阶数的四面体比六面体结果误差更小,本文的非结构网格计算结果与传统的构造实体几何结构结果具有很好的一致性。 展开更多
关键词 非结构网格 粒子输运 蒙特卡罗 有限元
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能群独立的中子输运非结构网格自适应加密
4
作者 郭海兵 阮政霖 马纪敏 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1495-1504,共10页
为兼顾中子输运的模拟精度和计算效率,对网格进行自适应加密和区域分解并行是有效技术途径。通常各能群的中子通量密度分布有较大差异,采用统一的网格不能最佳匹配各群通量密度的空间变化,只能全局加密网格或损失精度。本文通过对各能... 为兼顾中子输运的模拟精度和计算效率,对网格进行自适应加密和区域分解并行是有效技术途径。通常各能群的中子通量密度分布有较大差异,采用统一的网格不能最佳匹配各群通量密度的空间变化,只能全局加密网格或损失精度。本文通过对各能群中子通量密度分别进行后验误差估计,开展能群独立的局部网格加密,获得与各能群的中子通量密度分别匹配的多组非结构网格,即基于共同父网格(粗网格)的多组独立子网格(细网格),进而开发了在这种层次化父-子网格上的多群中子输运模拟耦合算法,通过连续的多轮次自适应加密,实现了不受初始网格分辨率影响的高精度、高效率求解。基于该网格方法建立了间断有限元输运程序ENTER-Ⅱ,并借助开源算法库DEAL.Ⅱ实现了区域分解并行。初步验证表明,计算结果符合良好,时间效率有明显提升。 展开更多
关键词 中子输运 间断有限元 非结构网格 自适应加密 父-子网格 区域分解
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起伏地形下基于非结构网格模型降维的重力三维密度反演 被引量:2
5
作者 高新宇 鲁宝亮 +1 位作者 安国强 巨鹏 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期379-393,共15页
复杂起伏地形以及剖分方式对重力反演解释具有重要影响.目前重力密度反演研究主要基于直立长方体模型,这显著降低了对起伏地形和复杂地质体的拟合程度,对重力反演解释易产生较大影响.四面体非结构网格能够更加精细地模拟起伏地形及复杂... 复杂起伏地形以及剖分方式对重力反演解释具有重要影响.目前重力密度反演研究主要基于直立长方体模型,这显著降低了对起伏地形和复杂地质体的拟合程度,对重力反演解释易产生较大影响.四面体非结构网格能够更加精细地模拟起伏地形及复杂地质体,为此本文研究了起伏地形条件下基于四面体非结构网格剖分的重力三维密度反演.首先基于Delaunay方法将地下区域剖分为四面体非结构网格,引入垂向导数和相关系数两种方法进行模型降维技术从而减小解的空间,通过添加最小长度约束,深度加权约束,物性范围约束构建目标函数,并采用预条件共轭梯度法求解.为了提高反演效率在计算过程引入OpenMP并行算法.并研究了各项约束以及两种模型降维方法在四面体非结构网格正则化反演中的效果.通过不同深度直立长方体模型以及起伏地形下组合模型试验,基于四面体非结构网格的重力密度反演可以清晰地反映异常体位置.将本文提出的方法应用于美国密苏里州东南部的氧化铁矿床,反演结果与已知岩体具有较好的一致性,进一步证明该方法的正确性和有效性. 展开更多
关键词 非结构网格 起伏地形 密度反演 模型降维 正则化
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蒙特卡罗粒子输运软件JMCT非结构网格计算功能开发及检验 被引量:1
6
作者 谭笑 邓力 +5 位作者 王鑫 李瑞 付元光 史敦福 刘鹏 杨超 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2540-2545,共6页
为开展蒙特卡罗方法及程序与确定论方法及程序之间的耦合计算,针对三维通用型多粒子输运蒙特卡罗软件JMCT,新近开发了支持非结构网格输运计算功能,使JMCT软件具备计算任意三维实体组合几何、结构和非结构网格下的粒子输运问题。选取秦... 为开展蒙特卡罗方法及程序与确定论方法及程序之间的耦合计算,针对三维通用型多粒子输运蒙特卡罗软件JMCT,新近开发了支持非结构网格输运计算功能,使JMCT软件具备计算任意三维实体组合几何、结构和非结构网格下的粒子输运问题。选取秦山一期反应堆焊缝段屏蔽模型,分别采用3种几何离散处理,通过大规模并行计算取得了相近的结果,与实验测量值最大相对偏差小于14.29%,满足屏蔽对计算精度(20%)的要求,从而验证了算法的正确有效性。 展开更多
关键词 蒙特卡罗 确定论 耦合计算 结构/非结构网格 秦山一期反应堆
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非结构网格变形方法研究进展 被引量:29
7
作者 周璇 李水乡 +2 位作者 孙树立 刘剑飞 陈斌 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期547-561,共15页
动网格技术中的非结构网格变形是计算流体力学和计算固体力学的关键技术之一.本文在总结现有非结构网格变形方法的基础上,提出了一种网格变形方法的详细分类,将现有方法归类为虚拟结构法、偏微分方程法和代数法.本文综述了各类方法的最... 动网格技术中的非结构网格变形是计算流体力学和计算固体力学的关键技术之一.本文在总结现有非结构网格变形方法的基础上,提出了一种网格变形方法的详细分类,将现有方法归类为虚拟结构法、偏微分方程法和代数法.本文综述了各类方法的最新研究进展,分析并比较了各类方法的特性,评述了当前网格变形研究的几个主要方向:复杂结构外形在不规则变形下的动网格生成、三维动网格生成、并行动网格生成和动节点技术.最后简要地探讨了该领域的发展趋势. 展开更多
关键词 网格变形 网格 Delaunay网格 非结构网格
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基于局部加密非结构网格的海洋可控源电磁法三维有限元正演 被引量:12
8
作者 叶益信 李予国 +2 位作者 刘颖 李刚 杨海燕 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期4747-4758,共12页
本文基于非结构网格实现了海洋可控源电磁法三维有限元正演模拟.该算法采用完全非结构网格剖分,可以模拟任意起伏地形和复杂地电模型.为了避免场源的奇异性,采用一次场/二次场分解算法,一次场由基于Schelkunoff势函数的一维解析公式得到... 本文基于非结构网格实现了海洋可控源电磁法三维有限元正演模拟.该算法采用完全非结构网格剖分,可以模拟任意起伏地形和复杂地电模型.为了避免场源的奇异性,采用一次场/二次场分解算法,一次场由基于Schelkunoff势函数的一维解析公式得到.为了提高算法的精度和效率,采用对测点附近单元和异常体区域进行体积约束加密的方法,实现了非结构网格的局部加密.一、二维模型计算和分析表明,本文采用的局部加密方法能够明显地改善算法的精度,最大相对误差基本在1%以内.对三维模型计算及对比分析,说明了该算法对三维可控源电磁正演的实用性.复杂海底地形模型的正演模拟表明,海底地形对电磁场的影响很大,在进行海洋可控源电磁资料解释时,地形的影响有必要考虑在内. 展开更多
关键词 海洋可控源电磁 非结构网格 局部加密 有限元
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非结构网格上的三维浅水流动数值模型 被引量:18
9
作者 赖锡军 曲卓杰 +1 位作者 周杰 申满斌 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期693-699,共7页
针对当前复杂环境水流模拟的需求,建立了新型的基于特征型高分辨率数值算法的三维非结构网格浅水动力模型。模型采用有限体积法离散sigma坐标下的三维浅水方程,运用Roe黎曼近似解评估水平界面通量。模型网格拟合边界能力强,可根据需要... 针对当前复杂环境水流模拟的需求,建立了新型的基于特征型高分辨率数值算法的三维非结构网格浅水动力模型。模型采用有限体积法离散sigma坐标下的三维浅水方程,运用Roe黎曼近似解评估水平界面通量。模型网格拟合边界能力强,可根据需要局部加密;格式数值性能优良,具有守恒性、单调迎风性、高数值分辨率等特性。同时,应用干湿判别法处理动边界,以适应浅滩地形漫/露过程模拟的需要。封闭水池内部风生环流、干河床上溃坝过程和长江口实际潮流场的模拟从不同侧面展示了模型的特点,结果表明它能够准确地预测水流的三维流动结构,而且计算简单高效,具有良好的数值稳定性。 展开更多
关键词 三维 浅水 非结构网格 黎曼近似解 sigma坐标 动边界 水动力模型
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非结构网格二阶有限体积法中黏性通量离散格式精度分析与改进 被引量:18
10
作者 王年华 李明 张来平 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期527-537,共11页
非结构网格二阶有限体积离散方法广泛应用于计算流体力学工程实践中,研究非结构网格二阶精度有限体积离散方法的计算精度具有现实意义.计算精度主要受到网格和计算方法的影响,本文从单元梯度重构方法、黏性通量中的界面梯度计算方法两... 非结构网格二阶有限体积离散方法广泛应用于计算流体力学工程实践中,研究非结构网格二阶精度有限体积离散方法的计算精度具有现实意义.计算精度主要受到网格和计算方法的影响,本文从单元梯度重构方法、黏性通量中的界面梯度计算方法两个方面考察黏性流动模拟精度的影响因素.首先从理论上分析了黏性通量离散中的"奇偶失联"问题,并通过基于标量扩散方程的制造解方法验证了"奇偶失联"导致的精度下降现象,进一步通过引入差分修正项消除了"奇偶失联"并提高了扩散方程计算精度;其次,在不同类型、不同质量的网格上进行基于扩散方程的制造解精度测试,考察单元梯度重构方法、界面梯度计算方法对扩散方程计算精度的影响,结果显示,单元梯度重构精度和界面梯度计算方法均对扩散方程计算精度起重要作用;最后对三个黏性流动算例(二维层流平板、二维湍流平板和二维翼型近尾迹流动)进行网格收敛性研究,初步验证了本文的结论,得到了计算精度和网格收敛性均较好的黏性通量计算格式. 展开更多
关键词 非结构网格 有限体积方法 黏性通量 计算精度 网格收敛性研究 制造解方法
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非结构网格上求解中子输运方程的并行流水线S_n扫描算法 被引量:29
11
作者 莫则尧 傅连祥 阳述林 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第5期587-595,共9页
间断有限元离散纵标方法 (Sn)是广泛应用于求解高维非定常中子输运方程的数值方法 ,它涉及几何网格空间、速度相空间和中子能群的离散 ,计算量很大 .该文基于非结构网格 ,提出了基于区域分解的并行流水线Sn扫描算法 ,通过设计具有不同... 间断有限元离散纵标方法 (Sn)是广泛应用于求解高维非定常中子输运方程的数值方法 ,它涉及几何网格空间、速度相空间和中子能群的离散 ,计算量很大 .该文基于非结构网格 ,提出了基于区域分解的并行流水线Sn扫描算法 ,通过设计具有不同内在并行度和通信面体比的区域分解方法和队列插入算法 ,对两个不同物理模型 ,分别使用两台并行机的 92个和 2 5 6个CPU ,获得 72倍和 78倍以上的加速 .可扩展性能分析表明 ,算法的性能非常依赖于并行机的点对点通信延迟 . 展开更多
关键词 非结构网格 中子输运方程 并行流水线Sn扫描算法 间断有限元离散纵标方法
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基于非结构网格的电阻率三维带地形反演 被引量:36
12
作者 吴小平 刘洋 王威 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期2706-2717,共12页
地表起伏地形在野外矿产资源勘察中不可避免,其对直流电阻率法勘探影响巨大.近年来,电阻率三维正演取得诸多进展,特别是应用非结构网格我们能够进行任意复杂地形和几何模型的电阻率三维数值模拟,但面向实际应用的起伏地形下电阻率三维... 地表起伏地形在野外矿产资源勘察中不可避免,其对直流电阻率法勘探影响巨大.近年来,电阻率三维正演取得诸多进展,特别是应用非结构网格我们能够进行任意复杂地形和几何模型的电阻率三维数值模拟,但面向实际应用的起伏地形下电阻率三维反演依然困难.本文基于非结构化四面体网格,并考虑到应用GPS/GNSS时,区域地球物理调查中可非规则布设测网的实际特点,实现了任意地形(平坦或起伏)条件下、任意布设的偶极-偶极视电阻率数据的不完全Gauss-Newton三维反演.合成数据的反演结果表明了方法的有效性,可应用于复杂野外环境下的三维电法勘探. 展开更多
关键词 电阻率 三维反演 非结构网格 地形
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基于非结构网格有限体积法的二维高精度物质输运模拟 被引量:13
13
作者 王志力 陆永军 耿艳芬 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期531-536,共6页
在二维任意多边形无结构网格有限体积水流模型的基础上,通过无插值的通量重构和引入限制因子建立物质输运的高精度无数值震荡数学模型,并从理论上分析了模型的单调和稳定条件。通过旋转流中圆形分布的对流输运算例对模型进行检验,结果... 在二维任意多边形无结构网格有限体积水流模型的基础上,通过无插值的通量重构和引入限制因子建立物质输运的高精度无数值震荡数学模型,并从理论上分析了模型的单调和稳定条件。通过旋转流中圆形分布的对流输运算例对模型进行检验,结果表明模型具有守恒、高精度无数值震荡等优点。最后将模型应用到瓯江河口的盐度输运模拟,计算的潮位、流速和盐度过程与原型吻合良好。 展开更多
关键词 非结构网格 有限体积法 高精度格式 物质输运
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三维非结构网格DSMC并行算法及应用研究 被引量:7
14
作者 王学德 伍贻兆 +1 位作者 夏健 谭俊杰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1500-1505,共6页
基于PC-CLUSTER机群并行体系结构与消息传递库MPI并行环境,研究了三维非结构网格DSMC并行算法。提出一类基于结构背景网格上的非结构网格动态分区策略,保证各子区域的分子数量大致相等,实现计算进程间的动态负载平衡。利用MPI库函数构... 基于PC-CLUSTER机群并行体系结构与消息传递库MPI并行环境,研究了三维非结构网格DSMC并行算法。提出一类基于结构背景网格上的非结构网格动态分区策略,保证各子区域的分子数量大致相等,实现计算进程间的动态负载平衡。利用MPI库函数构造了两类符合DSMC并行原理的通讯法:单步通讯法与多步通讯法。采用单控制多数据流(SPMD)以及Master/Slave并行模式,设计了三维非结构网格DSMC整体并行算法。给出了跟踪模拟分子在四面体网格间迁移运动的详细计算过程。最后对全尺寸航天飞机高超声速绕流进行了并行模拟,验证并行算法的有效性。 展开更多
关键词 非结构网格 直接物理模拟 DSMC 并行算法 动态负载平衡 MPI
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基于非结构网格的波流耦合数值模式研究 被引量:11
15
作者 夏波 张庆河 蒋昌波 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1451-1456,共6页
本文采用ADCIRC模型和SWAN模型,建立了一个基于非结构化网格的波流耦合数值模式,风浪计算和潮汐风暴潮计算均采用同一套三角网格,对复杂岸线和建筑物布置均有较好的描述,且避免了模型插值,提高了计算效率和精度。利用该模型对渤海湾西... 本文采用ADCIRC模型和SWAN模型,建立了一个基于非结构化网格的波流耦合数值模式,风浪计算和潮汐风暴潮计算均采用同一套三角网格,对复杂岸线和建筑物布置均有较好的描述,且避免了模型插值,提高了计算效率和精度。利用该模型对渤海湾西南海域几次强风过程中的风浪和潮汐风暴潮进行了研究,通过实测资料对该模型进行了验证,结果表明该模式具有较高的精度,能较好地描述风浪、潮汐风暴潮的传播演变及其相互作用,可应用于风浪与潮汐风暴潮的模拟计算。 展开更多
关键词 波流耦合数值模式 非结构网格 风浪 潮汐风暴潮
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基于非结构网格CFD技术的旋翼气动噪声计算方法研究 被引量:9
16
作者 王阳 徐国华 招启军 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期559-566,共8页
将基于非结构网格技术的旋翼流场CFD计算方法与基于FW-H和Kirchhoff方程的声学方法相结合,建立了一套既适合于直升机旋翼厚度、载荷和桨-涡干扰噪声,又适合于跨声速高速脉冲噪声的综合计算模型。为提高旋翼流场及桨叶表面气动载荷计算... 将基于非结构网格技术的旋翼流场CFD计算方法与基于FW-H和Kirchhoff方程的声学方法相结合,建立了一套既适合于直升机旋翼厚度、载荷和桨-涡干扰噪声,又适合于跨声速高速脉冲噪声的综合计算模型。为提高旋翼流场及桨叶表面气动载荷计算的精度,主控方程的求解采用了三维可压非定常的N-S方程,网格划分则使用非结构运动嵌套网格方法。在噪声计算中,通过FW-H方法计算旋翼的厚度噪声和载荷噪声,并选取能够包含流场非线性区域的旋转面作为Kirchhoff积分面,由Kirchhoff方法计算包含四极子项的高速脉冲噪声。应用该模型,以AH-1旋翼为算例,计算了不同飞行状态下的旋翼气动噪声,并与可得到的试验结果进行比较,验证了方法的有效性。然后,着重对两种声学方法对计算结果的影响进行了对比研究,并分析了旋翼厚度噪声、载荷噪声和四极子噪声的特性。 展开更多
关键词 旋翼噪声 非结构网格 KIRCHHOFF方法 FW-H方法 旋翼 直升机
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N-S方程在非结构网格下的求解 被引量:8
17
作者 曾扬兵 沈孟育 +1 位作者 王保国 刘秋生 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1996年第6期641-650,共10页
在Roe的矢通量差分分裂的基础上,吸收了NND格式的优点,提出了一种非结构网格下求解Euler方程和N-S方程的高分辨率高精度迎风格式.这种格式具有捕捉强激波和滑移线的良好性能.在时间方向上采用了显式和隐式两种解法.... 在Roe的矢通量差分分裂的基础上,吸收了NND格式的优点,提出了一种非结构网格下求解Euler方程和N-S方程的高分辨率高精度迎风格式.这种格式具有捕捉强激波和滑移线的良好性能.在时间方向上采用了显式和隐式两种解法.文中还给出了自适应技术.最后,成功地完成了GAMM超音速前台阶绕流、二维平板无粘激波反射、三维Hobson叶栅流动、VKI叶栅流动、C3X叶栅流动的数值模拟。 展开更多
关键词 N-S方程 非结构网格 NND格式
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基于非结构网格离散型伴随方法的翼型优化 被引量:13
18
作者 高宜胜 伍贻兆 夏健 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2013年第2期244-249,265,共7页
发展实现了基于非结构网格离散型伴随方法的气动力优化技术并将其应用于翼型优化。针对以往伴随模型只考虑流场伴随方程而使梯度计算量仍与设计变量数目相关的问题,研究了基于目标函数计算全过程的伴随模型,通过对优化问题整体进行线化... 发展实现了基于非结构网格离散型伴随方法的气动力优化技术并将其应用于翼型优化。针对以往伴随模型只考虑流场伴随方程而使梯度计算量仍与设计变量数目相关的问题,研究了基于目标函数计算全过程的伴随模型,通过对优化问题整体进行线化、转置运算从而得到完整的伴随模型,实现了梯度计算的计算量与设计变量数目无关的效果。同时针对离散型伴随方法具体推导过程冗长易错的问题,选择性地利用自动微分技术对空间离散过程的各部分进行处理,既避免了盲目使用自动微分导致计算效率低下的问题,又大幅减小了离散型伴随方法具体形式的推导实现难度。翼型反设计问题和约束优化问题计算结果展示了本文方法的有效性。 展开更多
关键词 非结构网格 离散型伴随方法 气动力优化 自动微分 反设计
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非结构网格体心梯度求解方法的精度分析 被引量:6
19
作者 赵辉 张耀冰 +1 位作者 陈江涛 邓有奇 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2019年第5期844-854,共11页
对于空间二阶精度的非结构网格求解器,无黏通量和黏性通量的计算都需要流场变量在单元体心处的梯度值。体心梯度求解的精度很大程度上决定了求解器整体的精度。本文推导了几种常用的梯度求解方法(包括格林高斯法,节点格林高斯法和最小... 对于空间二阶精度的非结构网格求解器,无黏通量和黏性通量的计算都需要流场变量在单元体心处的梯度值。体心梯度求解的精度很大程度上决定了求解器整体的精度。本文推导了几种常用的梯度求解方法(包括格林高斯法,节点格林高斯法和最小二乘法)求解体心梯度的理论精度,并从数值方面对上述理论精度进行了验证。在数值测试过程中,通过以当前单元体心为基准进行坐标局部缩放的做法,保证了在非结构网格上做精度测试时,网格拓扑能够严格保持不变。理论推导和数值测试一致发现:使用保线性权插值到节点的节点格林高斯法、使用共面单元的最小二乘法和使用共点单元的最小二乘法,不管网格拓扑关系如何,都能保证梯度求解为一阶精度。而格林-高斯法和使用距离倒数权插值到节点的节点格林-高斯法在一般的网格中只有零阶精度,只有在特定的网格和权函数关系下,才能有一阶精度。最后用NACA0012翼型亚声速绕流模拟进一步验证了梯度求解方法的收敛精度。 展开更多
关键词 非结构网格 梯度求解 最小二乘法 格林高斯法 精度分析
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一种适用于非结构网格的间断Galerkin有限元LU-SGS隐式方法 被引量:5
20
作者 马明生 龚小权 +1 位作者 邓有奇 赵辉 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期754-760,共7页
具有TVD性质的显式Runge-Kutta间断Galerkin(RKDG)格式在CFD领域得到广泛应用,但是显式计算稳定性差、计算效率低。为改善时间推进效率,基于高阶间断Galerkin有限元方法,采用欧拉一阶后差(BDF1),发展了一套高效的隐式LU-SGS(lower upper... 具有TVD性质的显式Runge-Kutta间断Galerkin(RKDG)格式在CFD领域得到广泛应用,但是显式计算稳定性差、计算效率低。为改善时间推进效率,基于高阶间断Galerkin有限元方法,采用欧拉一阶后差(BDF1),发展了一套高效的隐式LU-SGS(lower upper-symmetric Gauss-Seidel)求解方法,方法基于MPI并行实现,适合于不同计算精度。针对非线性系统左端项矩阵,对比了简化前后LU-SGS的计算效率。建立的间断Galerkin有限元方法基于非结构网格,采用Taylor基函数,计算精度最高达到四阶精度。通过NACA0012翼型以及M6机翼算例对发展的LU-SGS方法进行了考察,与显式算法相比,隐式格式的迭代步数和CPU时间均较大程度减小,效率能够提高1个量级以上。最后将隐式算法用于复杂外形翼身组合体F4的流场计算,结果表明所发展的隐式方法具有较好的鲁棒性,能够用于复杂外形计算。 展开更多
关键词 间断Galerkin有限元 欧拉方程 Taylor基函数 LU-SGS 计算效率 非结构网格
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