本文關(guān)鍵詞：基于NURBS表面三角化的高精度CFD網(wǎng)格生成技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著計算流體力學(xué)領(lǐng)域待解決問題復(fù)雜程度的不斷提高,傳統(tǒng)的統(tǒng)一貼體結(jié)構(gòu)網(wǎng)格已不能很好地滿足針對復(fù)雜外形的高精度網(wǎng)格生成需求。非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格以其獨特優(yōu)勢受到CFD工作者的普遍關(guān)注。一方面,非結(jié)構(gòu)性意味著較好的幾何靈活性,能有效描述復(fù)雜的外形,從而對幾何外形具有良好的適應(yīng)性;另一方面,其隨機數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常利于進行網(wǎng)格自適應(yīng),因而可以更好地提高CFD模擬的計算效率和計算精度。本文圍繞復(fù)雜外形的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成技術(shù),開展了如下研究工作:(1)認真調(diào)研了國內(nèi)外非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成方面的最新研究進展,針對目前常用的Delaunay方法、陣面推進法和四叉樹/八叉樹方法等非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成技術(shù),對比分析了它們在復(fù)雜外形情況下的網(wǎng)格生成質(zhì)量。(2)研究了二維平面域的三角形網(wǎng)格生成技術(shù)。針對Delaunay三角化方法中的逐點插入算法,設(shè)計出一種簡潔高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),并利用C++編程語言中的STL標準庫和面相對象思想實現(xiàn)了該算法,能夠快速地生成二維平面域的三角形網(wǎng)格。(3)研究了曲面三角化和四面體網(wǎng)格生成方法。根據(jù)軟件工程領(lǐng)域模塊復(fù)用的思想,借助Spider軟件的部分結(jié)構(gòu)網(wǎng)格功能來實現(xiàn)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成。對于曲面三角網(wǎng)格,其生成思路是將結(jié)構(gòu)網(wǎng)格轉(zhuǎn)化非結(jié)構(gòu),然后利用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中的參數(shù)化附面層推進技術(shù);而四面體網(wǎng)格生成則仍然采用Delaunay方法。因此,可以得到帶有附面層(三棱柱)單元的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格,實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)底層數(shù)據(jù)的完美對接,提高了非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的生成效率。(4)研制出基于Spider軟件平臺的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格模塊“UGCS”。綜合二維、三維非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成和結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的附面層推進特色功能,采用C++編程語言開發(fā)了UGCS模塊(已集成到Spider軟件),并生成了大量非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。CFD模擬結(jié)果表明UGCS模塊非常穩(wěn)定,而且其生成的網(wǎng)格質(zhì)量較高。
【關(guān)鍵詞】：非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格 Delaunay 方法 表面三角化 附面層網(wǎng)格
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O35;TP391.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• １ 緒論10-22
• 1.1 研究背景和意義10-14
• 1.2 網(wǎng)格生成技術(shù)研究概況14-19
• 1.2.1 笛卡爾網(wǎng)格14-15
• 1.2.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)格15-17
• 1.2.3 非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格17-19
• 1.2.4 混合網(wǎng)格19
• 1.3 本文內(nèi)容安排19-22
• ２ 二維非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成技術(shù)研究22-39
• 2.1 引言22-23
• 2.2 三種常用的二維非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成方法23-27
• 2.2.1 Delaunay三角化方法23-24
• 2.2.2 陣面推進法24-26
• 2.2.3 四叉樹/八叉樹法26-27
• 2.3 Delaunay逐點插入法生成非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格27-32
• 2.3.1 基本理論27-29
• 2.3.2 算法基本流程29-31
• 2.3.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義31-32
• 2.4 網(wǎng)格優(yōu)化與質(zhì)量評估32-35
• 2.4.1 Laplacian迭代法32-33
• 2.4.2 邊交換技術(shù)33-34
• 2.4.3 網(wǎng)格質(zhì)量評估34-35
• 2.5 二維非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成實例35-38
• 2.6 小結(jié)38-39
• ３ 基于NURBS曲面三角化的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成技術(shù)研究39-59
• 3.1 引言39
• 3.2 NURBS曲線與曲面39-46
• 3.2.1 B樣條曲線40-44
• 3.2.2 非均勻有理B樣條曲線44-45
• 3.2.3 非均勻有理B樣條曲面45-46
• 3.3 NURBS曲面三角化46-50
• 3.3.1 映射法生成曲面三角網(wǎng)格47-49
• 3.3.2 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化非結(jié)構(gòu)法生成曲面三角網(wǎng)格49-50
• 3.4 空間四面體網(wǎng)格生成技術(shù)研究50-54
• 3.4.1 算法說明50-51
• 3.4.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)51-52
• 3.4.3 算法執(zhí)行52-53
• 3.4.4 正確性檢測53-54
• 3.5 三維非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成實例54-57
• 3.5.1 縫隙網(wǎng)格填充實例54-55
• 3.5.2 外場網(wǎng)格填充實例55-56
• 3.5.3 帶有附面層的網(wǎng)格實例56-57
• 3.6 小結(jié)57-59
• ４ 軟件平臺以及非結(jié)構(gòu)模塊的開發(fā)59-68
• 4.1 引言59-60
• 4.2 Spider軟件60-62
• 4.2.1 軟件概述60-61
• 4.2.2 Spider軟件功能介紹61-62
• 4.3 非結(jié)構(gòu)模塊(UGCS)的設(shè)計62-66
• 4.3.1 開發(fā)環(huán)境62-63
• 4.3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計63-64
• 4.3.3 主要功能模塊設(shè)計及其實現(xiàn)64-66
• 4.3.4 控制器與可視化66
• 4.4 小結(jié)66-68
• ５ 算例驗證與分析68-78
• 5.1 引言68
• 5.2 基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的數(shù)值計算方法68-69
• 5.2.1 控制方程68
• 5.2.2 空間離散68-69
• 5.2.3 隱式時間離散69
• 5.3 算例應(yīng)用69-77
• 5.3.1 某型號導(dǎo)彈湍流模擬70-73
• 5.3.2 某型號機翼計算模擬73-77
• 5.4 小結(jié)77-78
• ６ 總結(jié)與展望78-80
• 6.1 本文的工作總結(jié)78-79
• 6.2 展望未來79-80
• 致謝80-82
• 參考文獻82-87
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文87

  本文關(guān)鍵詞：基于NURBS表面三角化的高精度CFD網(wǎng)格生成技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：265156