以sph算法為代表的無網(wǎng)格方法在爆轟波的數(shù)值模擬中具有明顯的優(yōu)勢,采用sph算法模擬高能炸藥水下爆炸爆轟過程,得到了壓力、速度等時歷曲線.將數(shù)值模擬結(jié)果與理論和實驗方法得到的結(jié)果進行了對比分析,表明sph算法非常適宜處理高能炸藥水下爆炸的極短瞬時具有大變形和高度非均勻的動力學(xué)極端情形,且求解結(jié)果已達到了較高的精度。

針對建筑物復(fù)雜外形的結(jié)構(gòu)特點,創(chuàng)建了貼體網(wǎng)格生成方法和基于同位網(wǎng)格的數(shù)值模擬算法。在通過與實驗進行對比驗證的基礎(chǔ)上,數(shù)值模擬了不規(guī)則屋頂建筑物、大型體育館等復(fù)雜外形建筑物內(nèi)的氣流組織分布。研究結(jié)果表明:所提出的基于貼體網(wǎng)格的同位布置算法及其計算程序具有較好的通用性,能用于各種不規(guī)則幾何形狀空調(diào)建筑內(nèi)氣流組織的數(shù)值模擬研究。

采用無網(wǎng)格算法對二維非定常膛口流場進行了數(shù)值模擬.將膛口計算域進行點云離散,采用曲線擬合計算傳播導(dǎo)數(shù),用hllc格式計算數(shù)值通量,運用龍格庫塔法時間推進,得到了一系列隨時間順序的數(shù)值計算結(jié)果,描述了膛口流場的形成發(fā)展過程,清楚地顯示了流場波系結(jié)構(gòu)的變化并對其進行了分析.計算結(jié)果與文獻及實驗結(jié)果相符,表明該數(shù)值計算方法可行,并且具有很好的激波捕捉能力和激波分辨率.

無網(wǎng)格法是一種新興的數(shù)值計算方法,具有獨特的性質(zhì)。簡述了無網(wǎng)格法的理論基礎(chǔ)及其所具有的優(yōu)勢,詳細介紹了幾種常用的無網(wǎng)格算法,并以移動最小二乘近似法為重點,對無網(wǎng)格法中的形函數(shù)構(gòu)造作了詳細論述。最后,分析了無網(wǎng)格法在小尺度封閉空間聲場數(shù)值計算中的應(yīng)用。

討論組合網(wǎng)格法(compositegridmethod,cgm)在有限元程序自動生成系統(tǒng)平臺(finiteelementprogramgenerator,fepg)上的具體實現(xiàn)。該算法在整個求解區(qū)域上采用粗細兩套網(wǎng)格求解,不要求規(guī)則網(wǎng)格和粗細兩套網(wǎng)格嵌套,兩套網(wǎng)格單獨剖分、互不影響,能處理復(fù)雜的問題。該算法用于實際工程計算的迭代次數(shù)少,與常用的有限元方法所求得的解相符合,具有更加廣泛的應(yīng)用范圍,符合科學(xué)和工程計算的實際要求。對攪拌摩擦焊接問題使用組合網(wǎng)格法進行數(shù)值模擬,取得了理想的仿真結(jié)果。

自然單元法采用無網(wǎng)格的思想全域構(gòu)造插值函數(shù),它的求解精度高,計算時間少,可準確地施加邊界條件,兼具有無網(wǎng)格法和有限單元法的優(yōu)點和特點,是一種理想的用于巖土及地下工程分析計算的數(shù)值方法。文中簡要地介紹了自然單元法的基本理論,并針對巖土及地下工程問題特點,給出了一種無網(wǎng)格離散點的全自動布置方法。

提出了一種基于顆粒接觸的無網(wǎng)格方法（pcmm）,并編制了相應(yīng)的c＋＋程序,解決了有限元等網(wǎng)格類方法在模擬邊坡失穩(wěn)滑動過程中的網(wǎng)格畸變問題。該方法利用顆粒離散元中的接觸拓撲創(chuàng)建連續(xù)介質(zhì)單元,通過顆粒的運動演化實現(xiàn)連續(xù)介質(zhì)單元的自動刪除及重建,通過在連續(xù)介質(zhì)單元中引入考慮應(yīng)變軟化效應(yīng)的mohr-coulomb模型及最大拉應(yīng)力模型,實現(xiàn)邊坡的彈塑性分析及失穩(wěn)滑移過程的模擬。利用pcmm分析了均質(zhì)邊坡的彈塑性場、沙堆的形成過程及土質(zhì)邊坡的失穩(wěn)過程。計算結(jié)果表明,pcmm在小變形下具有足夠的精度,且在模擬材料大變形方面具有明顯優(yōu)勢,是一種模擬邊坡成災(zāi)范圍的有效方法。

針對有限元法等傳統(tǒng)數(shù)值計算方法存在受單元網(wǎng)格限制、前后處理工作復(fù)雜的問題,提出應(yīng)用一種數(shù)值計算方法——無網(wǎng)格伽遼金法,對具有簡單邊界條件的水利水電工程施工導(dǎo)流的恒定二維淺水流動問題進行了分析、計算.同時利用有限元法進行了對比計算,從流速、水位的計算結(jié)果來看,兩種計算方法結(jié)果相近、誤差較小,表明采用無網(wǎng)格伽遼金法解決此類問題是可行的.

柵格翼是采用一種蜂房結(jié)構(gòu)設(shè)計的升力面和控制面,和傳統(tǒng)舵面相比具有鉸鏈力矩小、能在較大攻角下保持升力等特點,并得到了越來越廣泛的應(yīng)用。由于柵格尾翼的特殊結(jié)構(gòu),網(wǎng)格生成具有很大的難度。本文采用了結(jié)構(gòu)、非結(jié)構(gòu)混合網(wǎng)格的辦法,在彈體和柵格翼的物面附近區(qū)域,生成適合粘性計算的大長寬比的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格,彈體網(wǎng)格和柵格翼網(wǎng)格之間采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格進行填充,滿足非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和結(jié)構(gòu)網(wǎng)格交接面的完全對接。本文基于結(jié)構(gòu)/非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格體系采用有限體積方法求解ns方程,對不同舵偏角下的柵格翼構(gòu)形進行了數(shù)值模擬,并通過實驗結(jié)果對數(shù)值方法進行了驗證。

介紹了網(wǎng)格布點法測量平板平面度的方法和微機主程序框圖。

基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格對翼型表面的積冰進行了數(shù)值模擬研究.通過求解氣體歐拉方程得到翼型的繞流流場,使用穿透型壁面邊界模擬水滴對翼型表面的撞擊,采用迭代法對水滴控制方程進行數(shù)值求解,得到翼型表面的水滴收集特性;采用不同的積冰凍結(jié)模型模擬霜冰和明冰的凍結(jié)過程;利用冰層時間推進法模擬積冰過程,基于積冰法向生長假設(shè)生成積冰外形.對naca0012翼型霜冰和明冰的結(jié)冰情況進行了預(yù)測研究,通過將冰形預(yù)測結(jié)果與實驗結(jié)果進行對比說明所提出的積冰模擬方法是有效的,最后分析了積冰對翼型氣動特性的影響.

在建筑風(fēng)場的數(shù)值模擬中,當(dāng)前普遍采用的離散網(wǎng)格多是計算前一次性布置的固定網(wǎng)格,通常很難適應(yīng)實際流場變量的變化要求。為提高數(shù)值模擬的精度,基于結(jié)構(gòu)化同位網(wǎng)格系統(tǒng)及控制容積離散微分方程的方法,將適應(yīng)性網(wǎng)格局部加密(amr)的思想引入到采用壓力校正迭代算法的建筑風(fēng)場模擬中,提出了一種半自適應(yīng)的層塊網(wǎng)格加密方法。該方法可結(jié)合誤差分析對誤差較大的區(qū)域網(wǎng)格實行自動判別并實施逐層塊狀加密。算例分析表明,該方法能在較高的效益下提高數(shù)值解的精度。

無網(wǎng)格法解土體二維固結(jié)問題——引入著名的鄧肯一張模型，對平面應(yīng)變下比奧固結(jié)問題進行了非線性數(shù)值分析，應(yīng)用無網(wǎng)格伽遼金法推導(dǎo)出土體二維blot固結(jié)的系統(tǒng)方程并編制了相應(yīng)的無網(wǎng)格程序，最后通過一算例說明了該法的精確性和可行性?！　?/p>

采用分區(qū)拼接網(wǎng)格技術(shù),對dlr-f6機翼/機身/掛架/短艙復(fù)雜組合體進行拼接網(wǎng)格分布。并采用mentersst湍流模型,通過求解navier-stokes方程,對該組合體外流場以及發(fā)動機短艙內(nèi)流場進行了一體化數(shù)值模擬,與相應(yīng)風(fēng)洞實驗數(shù)據(jù)及分區(qū)搭接網(wǎng)格計算結(jié)果進行了比較與分析,驗證了拼接網(wǎng)格技術(shù)的高效性與可靠性。同時通過分析對比不同插值方法的計算結(jié)果,研究了插值方法對拼接精度的影響;通過分析對比幾組不同的拼接網(wǎng)格算例,總結(jié)出了3個拼接網(wǎng)格的基本實施準則。證明了拼接網(wǎng)格能夠大幅度減小計算網(wǎng)格數(shù)目,可以更加靈活地分布網(wǎng)格節(jié)點,這樣既可以縮短計算時間,又可以降低對內(nèi)存的需求,提高了計算效率;同時無論整體的力系數(shù),還是局部的壓力分布流場細節(jié)都能夠滿足工程精度。

總面積： 總開挖量 總回填量 方格網(wǎng)邊長m面積填方挖方 ahs1hs2hs3hs4hc1hc2hc3hc4h1h2h3h4m2m3m3 1108.008.008.008.005.005.0010.0010.003.003.00-2.00-2.0010090.00-40.00 20.000.000.000.0000.000.00 30.000.000.000.0000.000.00 40.000.000.000.0000.000.00 50.000.000.000.0000.000.00 60.000.000.000.0000.000.00 70.000.000.000.0000.000.00 80.000.000.000.00

總面積： 總開挖量： 總回填量： 方格網(wǎng)邊長m面積填方挖方 ahs1hs2hs3hs4hc1hc2hc3hc4h1h2h3h4m2m3m3 110 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 方格網(wǎng)土方工程計算表 區(qū)號 設(shè)計標高場地標高施工高程 h1 h3 h2 a h4 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 9

本文研究了一維對流占優(yōu)擴散方程的初邊值問題.利用特征線法與楔形基無網(wǎng)格法,獲得了特征線楔形基無網(wǎng)格顯格式與隱格式算法.數(shù)值實驗表明算法具有精度高、計算簡單等優(yōu)點.

傳統(tǒng)的微分方程數(shù)值解方法求解對流占優(yōu)擴散方程時,往往產(chǎn)生數(shù)值震蕩現(xiàn)象,為了消除數(shù)值震蕩,本文構(gòu)建了一種新的數(shù)值求解方法――無網(wǎng)格方法進行數(shù)值求解.該方法采用配點法并引入一種新的楔形基函數(shù)構(gòu)建了楔形基無網(wǎng)格方法,不需要網(wǎng)格劃分,是一種真正的無網(wǎng)格方法,可以避免因為網(wǎng)格劃分而影響計算效率.通過對新的楔形基函數(shù)的理論分析,證明了本文方法解的存在唯一性.最后,分別通過一維和二維的數(shù)值算例,表明該算法計算精度高,可以有效消除對流占優(yōu)引起的數(shù)值震蕩,是一種計算對流占優(yōu)擴散方程數(shù)值解的高效方法.

采用間接方法生成四邊形網(wǎng)格,首先利用改進的兩點前沿推進法把計算區(qū)域剖分成三角形網(wǎng)格,然后采用插點和細分的技術(shù)生成單元全部是四邊形的網(wǎng)格,通過邊互換、刪點和局部插點技術(shù)進一步光滑平順,得到適用于數(shù)值計算的網(wǎng)格。剖分結(jié)果表明,該方法能夠在任意二維平面區(qū)域內(nèi)自動生成全四邊形網(wǎng)格,并能生成光滑過渡的局部加密網(wǎng)格和貼體性較好的邊界層網(wǎng)格。該方法具有算法簡單,計算量少的特點。利用所生成的網(wǎng)格對計算傳熱學(xué)中的典型算例-方腔自然對流進行求解,計算結(jié)果與基準解吻合,網(wǎng)格質(zhì)量能夠滿足數(shù)值分析計算的要求。

總面積： 總開挖量 總回填量 方格網(wǎng)邊長m面積填方挖方 ahs1hs2hs3hs4hc1hc2hc3hc4h1h2h3h4m2m3m3 1200.000.000.000.000.700.261.291.48-0.70-0.26-1.29-1.484000.00-373.00 2200.000.000.000.001.291.481.332.57-1.29-1.48-1.33-2.574000.00-667.00 3200.000.000.000.001.332.570.881.84-1.33-2.57-0.88-1.844000.00-662.00 4200.000.000.000.000.881.84-0.90.48-0.88-1.

為了解決周期性充分發(fā)展流動數(shù)值模擬的計算復(fù)雜性,該文提出了非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上周期性邊界進出口條件相互回代的方法。應(yīng)用此方法對橫掠叉排管束周期性充分發(fā)展層流流動進行了數(shù)值模擬,并將其結(jié)果與流動進口內(nèi)8個管束層流流動的充分發(fā)展區(qū)域的數(shù)值模擬結(jié)果進行了比較,得到了較一致的結(jié)果。實驗表明:單周期上進出口條件相互回代的方法可以替代多周期的數(shù)值計算,從而簡化了計算過程,節(jié)省了計算時間。

運用計算水力學(xué)的基本理論,采用二維水流數(shù)學(xué)模型進行河流泄洪能力的數(shù)值模擬,借助于sms地表水軟件,分別模擬了河流在不同濕地面積、濕地寬度及不同植物糙率條件下,河流洪水位的抬升情況。結(jié)果表明,不同濕地寬度對泄洪水位的影響,最終歸結(jié)為主槽寬度的變化對泄洪水位的影響。主槽寬度相對于濕地面積及植物糙率,對洪水位的抬升影響較大,且主槽寬度越小,水位漲幅越大。對于在河流中如何布置和種植人工濕地及濕地植物的選取具有一定的指導(dǎo)作用。