發(fā)布時間：2021-09-07 06:58

　　計算流體力學（CFD）模擬實際工程問題所采用的網(wǎng)格規(guī)模可達千萬量級,并行技術(shù)是減少計算時間的有效方法。耦合流場信息的網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù)能有效動態(tài)優(yōu)化計算網(wǎng)格,被NASA視為一項亟待發(fā)展的CFD關(guān)鍵技術(shù)�；旌暇W(wǎng)格自適應(yīng)系統(tǒng)包含網(wǎng)格分布優(yōu)化、表面網(wǎng)格投影和空間網(wǎng)格匹配等關(guān)鍵技術(shù)。針對以上3項關(guān)鍵技術(shù)分別建立了高效的并行算法。首先,提出了"先唯一后同一"的兩步法策略實現(xiàn)了網(wǎng)格單元分布優(yōu)化過程的并行相容性;其次,基于局部曲面擬合思想,實現(xiàn)了曲面重構(gòu)和新增物理網(wǎng)格點投影的完全并行;再次,提出了空間網(wǎng)格匹配技術(shù)的半并行算法,快速解決了網(wǎng)格單元交錯問題。為了提高后續(xù)流場計算的并行效率,發(fā)展了基于并行重分區(qū)-網(wǎng)格數(shù)據(jù)遷移方法的動態(tài)負載平衡技術(shù),并采用圓柱激波流場自適應(yīng)模擬對動態(tài)負載平衡技術(shù)進行初步驗證。最后,采用三角翼自適應(yīng)加密測試了自適應(yīng)系統(tǒng)的并行效率。結(jié)果表明,建立的混合網(wǎng)格自適應(yīng)系統(tǒng)并行效率較高,且相比流場求解耗費總時間的比例低于1%。 

【文章來源】：航空學報. 2020,41(01)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

并行網(wǎng)格自適應(yīng)數(shù)值模擬執(zhí)行流程

在基于網(wǎng)格分區(qū)的CFD并行實現(xiàn)中，虛擬網(wǎng)格技術(shù)常用來存儲并行流場數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)物理邊界條件和并行邊界條件的統(tǒng)一處理[10]。本文虛擬網(wǎng)格單元的模板擴展為與網(wǎng)格點相連的網(wǎng)格單元，如圖2所示，實線圍成的網(wǎng)格單元為真實物理單元，虛線相關(guān)的網(wǎng)格單元為虛擬單元。通常情況下，并行算法與自適應(yīng)系統(tǒng)采用的具體方法有關(guān)。本文針對非結(jié)構(gòu)混合網(wǎng)格，且主要基于文獻[9]中h型混合網(wǎng)格自適應(yīng)實現(xiàn)方法，分別設(shè)計了自適應(yīng)網(wǎng)格優(yōu)化3項技術(shù)的并行算法。另外，針對網(wǎng)格加密或稀疏造成的負載不平衡，本文在兩步法的基礎(chǔ)上設(shè)計了適合多級網(wǎng)格自適應(yīng)的動態(tài)負載平衡算法。

本文同一性的恢復采用基于網(wǎng)格對象特征數(shù)據(jù)的并行通信來實現(xiàn)，包括“詢問”和“返回”兩個主要步驟。網(wǎng)格特征數(shù)據(jù)是區(qū)分不同網(wǎng)格對象的唯一性標識，在“詢問”步驟通過特征數(shù)據(jù)在真實物理網(wǎng)格對象所在的進程查詢對象編號，然后在“返回”步驟設(shè)置對應(yīng)的對象編號。對于新增網(wǎng)格單元的特征數(shù)據(jù)De，取為父級單元編號Ip和子單元序號Sc組成的數(shù)對：

【參考文獻】：
期刊論文
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[5]飛翼氣動優(yōu)化中參數(shù)化和網(wǎng)格變形技術(shù)[J]. 唐靜,鄧有奇,馬明生,李彬.  航空學報. 2015(05)
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本文編號：3389078