一、非结构网格及混合网格复杂无粘流场并行计算方法研究（论文文献综述）
唐超[1]（2021）在《非线性静气动弹性分析方法在阻力方向舵上的应用》文中认为对于无尾飞翼布局飞机,阻力方向舵是一种十分有效的航向操纵装置,在开裂状态下利用其产生的阻力形成的偏航力矩进行偏航控制。在这一过程中,阻力方向舵的气动分布具有较强的非线性特性,由此导致的舵面弹性变形会对其操纵效率产生较大影响。采用基于CFD/CSD的流固耦合方法,完成了非线性静气动弹性设计建模及仿真计算方法研究,开展了阻力方向舵弹性效率的计算分析,明确了阻力方向舵弹性效率随马赫数、速压,以及阻力舵开度的变化规律,同时研究了阻力舵开裂对全机气动特性及其他舵面弹性效率的影响。
丛成华,邓小刚,毛枚良[2]（2021）在《绕椭球的低速流动研究》文中提出理解和预测绕椭球的流动对指导飞行器和潜艇等交通工具的设计具有很强的工程意义.近年来,针对椭球绕流开展了大量的实验和数值模拟研究.对有攻角下椭球绕流分离的定性描述和定量研究,促进了对三维分离的辨识和拓扑研究.文章对流场特性进行了分析,介绍了分离对气动力、噪声、尾迹的影响,以及实验条件对流动的影响.上述定常流动与非定常机动过程之间存在明显差异,非定常机动过程不能作为定常或准定常问题处理,在机动过程中,分离出现明显延迟,气动力出现明显变化.随后介绍了数值模拟在求解绕椭球流动中的进展,当前求解雷诺平均的N-S方程湍流模式仍然是解决绕椭球大范围分离流动的主要工程方法,大涡模拟和分离涡模拟等也逐渐得到了广泛应用.受限于计算能力,直接数据模拟只能用于较低雷诺数,在高雷诺数流动中还不适用.非定常机动过程的数值模拟较定常状态,与实验结果的差距要大一些.最后,介绍了对椭球绕流场转捩的研究进展,对T-S转捩与横流转捩的机理和辨识已经较为准确,数值模拟结果与实验结果基本相符,但对再附转捩的认识还不够清晰,尤其是迎风面,因此椭球绕流转捩的研究还需要依靠实验.
袁先旭,陈坚强,杜雁霞,郭启龙,肖光明,傅亚陆,梁飞,涂国华[3]（2021）在《国家数值风洞（NNW）工程中的CFD基础科学问题研究进展》文中研究指明计算流体力学（CFD）基础理论方面的持续创新对数值模拟软件的功能拓展及推广应用具有十分重要的意义,国家数值风洞（NNW）工程在CFD相关的若干关键基础科学问题上开展了研究。简要综述了国内各参研团队近3年的研究进展,NNW工程在转捩与湍流模型及计算方法、多相多介质计算模型与方法、多物理场耦合计算模型与方法、高精度数值计算方法等方面形成了一系列阶段性的研究成果,建立了多种原创算法与模型。这些算法与模型中具有较高成熟度的将被集成至NNW工程的相关软件,并面向全国发布。
孔令发,刘伟,董义道[4]（2021）在《全局方向模板在高阶精度非结构有限体积方法中的推广》文中进行了进一步梳理梯度与高阶导数重构是影响高阶精度非结构有限体积（Finite Volume, FV）格式计算效果的主要过程,其中,不同的模板选择方式发挥了重要作用。传统的模板选择方式往往依赖于固定的网格拓扑关系,无法有效反映流动变化特征,并且随着求解精度的提高,模板单元的数量上升明显,导致找到的模板单元包含过多冗余信息的同时,显着增大计算量,降低求解效率。基于此现状,文章将基于二阶精度FV格式发展的全局方向模板推广至高阶精度FV方法,以充分发挥模板的空间延展性优势,并减少冗余的模板单元数量。此外,文章通过基于制造解的流动与真实超声速涡流两个数值算例,测试了全局方向模板的数值表现。经检验,全局方向模板的使用可有效减少重构过程所需的模板单元数量,并且计算误差相比传统基于网格拓扑的共点、共面模板更低,计算稳定性优于局部方向模板。因此,全局方向模板选择方法在三阶精度非结构有限体积方法中具有较好的数值表现,具备进一步推广与应用的可行性。
张兆安[5]（2021）在《基于非结构网格GPU加速技术的二维水动力数值模型》文中认为近年来,随着世界范围内暴雨、冰雹等极端天气的频发,泥石流、洪水等次生灾害也越来越常见,洪水数值模型作为研究洪水问题的主要手段,在防洪预报等方面做出了重要贡献。为响应国家对洪水灾害的政策,配合建设全国洪水风险图的编制,本文针对目前二维数值模型的不足点,开发了一套对地形描述更加精确,模拟精度更高,计算速度更快的水动力数值模型。该模型采用非结构网格,其对复杂构型强大的灵活性可以适应各种复杂地形,减少了不必要的网格数目,可以有效应用于各类复杂地形及边界条件。洪水演进过程采用Godunov格式的有限体积法数值求解二维浅水方程,同时引入图形处理器（GPU）加速计算技术,在不降低计算网格精度的条件下大幅提升计算速度。该模型在模拟边界条件复杂,河道蜿蜒崎岖的地形时,可以很好的对洪水过程进行模拟计算,且计算结果准确,加速效果显着。在建模基础之上,通过模拟计算五个经典算例,验证了模型计算的准确性、和谐性、水量守恒、稳定性等,表明了模型可以良好处理复杂混合流态、且拥有高分辨率激波捕获能力。另外通过模拟计算实际洪水演进过程,表明该模型可有效应用于实际洪水演进过程模拟,包括普通洪水演进过程、洪水漫滩过程和溃坝洪水等,模拟结果与文献值、实测值吻合度较高。因此通过上述算例,模型可以良好模拟洪水演进,得到的结论是有效可靠的。模型可以为洪水灾害的预防预警提供有力的技术支撑最后使用不同设备及模型模拟计算并比较计算时长,使用了 GPU对计算过程进行加速之后,模型运算时间大幅度减少;各算例模拟结果ERMS均小于模拟值标准偏差的一半,且ENS均在0.78及以上,模拟结果与文献值、实测值吻合度较高,同时该非结构GPU模型计算效率较高,相较于CPU模型,非结构GPU模型加速比在38.4及以上;相较于结构GPU模型,非结构GPU模型计算效率能提升2倍及以上。针对复杂地形,由于非结构网格对其有优异的适应性,可以较好地契合同时也能更好地描述地形细节,减少多余网格的计算,从而使得计算结果更为精确且计算速度也较快。本文模型对指导防洪配合建设洪水风险图的编制具有重要的应用价值。
陈坚强,吴晓军,张健,李彬,贾洪印,周乃春[6]（2021）在《FlowStar:国家数值风洞（NNW）工程非结构通用CFD软件》文中提出计算流体力学（CFD）仿真软件是流体相关的数学物理知识和工程实践经验的数字化表达,是工业数字化转型的重要助推。然而,大型工业CFD软件研发难度极高,需要同时兼顾功能多样、系统稳定、性能优越、交互友好等特征。依托国家数值风洞（NNW）工程,研发出一款通用流场模拟软件NNW-FlowStar,并在航空、航天等工业部门大力推广使用。软件基于非结构有限体积求解方法和大规模并行计算技术开发,结合现代化软件工程思维设计,具备先进的数值方法、高效的计算效率和友好的用户操作界面,可满足各类复杂外形的高效气动模拟。独特的重叠网格技术配合六自由度运动模块,可帮助实现武器分离、舱门定轴转动等各类气动-运动协同仿真需求。多类标模案例和复杂工程应用表明,FlowStar软件算法鲁棒、精度可靠,是一款高精度、高效率、高可靠性的通用CFD仿真软件。通过对软件的架构设计和功能应用进行介绍,使相关从业人员能更好地了解FlowStar软件,最终促进国产自主CFD软件生态的良性发展。
顾恩鑫[7]（2021）在《V型沟槽对钝尾缘风力机翼型影响的研究》文中研究指明我国在“十四五”规划中提出“碳达峰,碳中和”的目标,大力发展清洁能源是未来发展的趋势。作为清洁能源的一种,风能具有可再生,无污染等特点。叶片作为风力机最重要的组成部分,其气动性能与风力机风能利用率密切相关。随着风电行业的迅猛发展,风力机呈大型化发展趋势,叶片尺寸也不断增大,传统风力机叶片翼型已逐渐无法满足风力机叶片设计要求,而钝尾缘翼型由于其良好的气动特性和结构特性受到越来越多学者的关注。钝尾缘翼型可以有效地提高升力和升阻比,但同时也会造成阻力的增加。V型沟槽结构通过改变翼型形状来改变边界层流动状态,可以很好地解决阻力增加的问题。因此本文将两者相结合以达到增升减阻的目的。本文以NREL 5MW风力机叶片为研究对象,对叶片翼型进行钝尾缘修型并在翼型表面布置V型沟槽结构,采用数值模拟与理论分析相结合的方法分别对横向和纵向布置V型沟槽钝尾缘修型翼型进行研究。研究表明,对NREL 5MW风力机叶片展向40%R内的DU35A17翼型进行不同尾缘厚度的修型,尾缘对称加厚5%弦长时翼型取得最佳的气动性能;钝尾缘修型后翼型相较于原始翼型升力系数、阻力系数和升阻比都有不同程度的增加。由于尾缘的厚度的增大,上下翼面之间的压差增大,同时降低了吸力面尾缘附近的逆压梯度,因此翼型的钝尾缘修型有效地抑制了流动分离现象的产生。在尾缘增厚至5%弦长的钝尾缘修型翼型表面横向布置V型沟槽结构,对不同沟槽位置、沟槽尺寸、沟槽长度三个方面进行对比研究,获取V型沟槽最佳的参数组合。结果表明,在钝尾缘修型翼型吸力面x=550mm处横向布置V型沟槽,翼型取得最佳的气动性能;布置s=h=0.1mm,d=0mm的V型沟槽减阻效果最好,当沟槽尺寸大于s=h=0.1mm,随着尺寸的增大,减阻效果越来越差;当V型沟槽长度覆盖1%弦长时,横向布置V型沟槽钝尾缘翼型取得最佳的减阻效果,布置V型沟槽结构的长度并不随着长度的增加减阻效果越明显,沟槽结构长度增大时,在一些攻角下反而引起了阻力的增加。随后对原始翼型、钝尾缘修型翼型和最佳参数下横向布置V型沟槽结构钝尾缘修型翼型的升阻力特性、流场分布、表面压力系数、壁面剪切应力及湍动能和湍流耗散率五个方面展开对比分析。结果表明,在钝尾缘翼型表面横向布置V型沟槽在进一步增大升力系数的同时,更有效的减小了阻力的产生,因此整体升阻比得到较大的提升,其中压差阻力的减小是总阻力降低的主要原因;V型沟槽通过改变翼型结构,使边界层内部由于气体粘性带来的流动减速现象得到缓解,流动分离点附近的气流平顺地沿上翼面流过,延迟流动分离,推迟失速攻角。沟槽内部形成一大一小的旋涡,减小了气流的逆压梯度,有效地减小了因压差产生的阻碍作用;加入V型沟槽后,由于气流最初流过沟槽时流道变宽,同时沟槽靠近前缘位置产生旋涡,气体流过速度暂时减小,因此有效地减少了前缘波动,抑制了压力突变现象的发生。从升阻力特性、流场分布、壁面剪切应力和速度分布四个方面对纵向布置V型沟槽钝尾缘修型翼型进行研究。结果表明,纵向布置V型沟槽并不会提升翼型升力,同时还会造成阻力的增加。但是从阻力分量分析来看,纵向布置V型沟槽结构有效地减小了粘性阻力,但压差阻力却增大,压差阻力增量大于粘性阻力减小量,故整体阻力增加;纵向布置V型沟槽结构除了在α=12°时对抑制流动分离产生积极影响,其余攻角下均未起到抑制流动分离的效果;纵向V型沟槽降低了壁面剪切应力,这也是导致粘性阻力减小的主要原因;从速度分布分析,沟槽顶端产生二次涡沟槽内部产生了低速流动,相当于增加了边界层的厚度,减小了壁面上平均速度梯度,使剪切应力减小,反映了纵向V型沟槽粘性阻力的减阻效果,同时也有效印证了突出高度理论,对纵向布置V型沟槽钝尾缘翼型的减阻机理进行了阐释。本文对风力机翼型进行钝尾缘优化并在翼型表面布置V型沟槽结构,对横向沟槽结构和纵向沟槽结构翼型减阻优化展开分析。风力机翼型取得了增升减阻且抑制流动分离的效果。本文为风力机进一步展开沟槽减阻及参数优化提供了参考。
马秀强[8]（2020）在《基于自适应网格的高精度FR数值模拟方法研究》文中研究说明随着计算机计算能力的提升,计算流体力学中的高精度数值模拟方法受到了工业以及科研工作者的广泛关注。通量重构（Flux Reconstruction,FR）方法由于具有精度高、易于并行计算等优点,成为了计算流体力学中的研究热点之一。由于FR方法仍处在发展阶段,一些关键性的问题仍然需要解决以及改进,例如激波的捕捉、如何保证计算高精度的前提下降低计算量。针对这些问题,本文发展了基于自适应网格的高精度FR方法,用尽可能少的网格获得高精度的数值结果。首先,发展了一维以及二维高精度FR流场求解器。为了保证数值结果的高精度,在二维四边形网格上发展了物面网格弯曲方法。为了实现对激波的捕捉,介绍了基于级数展开的激波探测器,并分析了人工粘性以及单元内分段积极分常数解两种激波捕捉方法,同时为了计算的鲁棒性,添加了额外的保正限制器。其次,发展了二维并行计算的网格自适应高精度FR流场求解器。采用基于叉树数据结构的P4est网格自适应库实现网格信息的储存以及MPI并行。以涡量大小和激波探测器中的光滑指示器作为网格自适应的判据对二维四边形网格进行加密和粗化,基于最小二乘思想实现网格自适应过程中非一致边的数据投影、加密与粗化过程的守恒量插值。最终,通过一系列数值算例对本文发展的网格自适应高精度FR方法进行了验证,数值结果显示,采用文中的网格自适应FR方法,在保证高精度计算结果的前提下大大提高了计算效率。
熊敏[9]（2019）在《非结构有限体积梯度重构算法研究与应用》文中研究说明计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）是研究、预测流体运动规律,揭示流动现象的重要方法之一,现已广泛应用于航空航天、气象海洋、武器装备、船舶制造等众多领域的科学研究和工程实践中。由于非结构网格相比于结构网格可以实现自动快速生成,非结构有限体积方法是目前求解CFD问题的常用离散方法。但非结构网格不具备结构网格的规则性、高效性等特征,有限体积方法也很难达到有限差分方法的高阶精度。梯度重构时有限体积方法的重要步骤之一,本文将有限差分结构化的特点应用到非结构有限体积方法的梯度重构中,为非结构网格单元生成局部方向,按照一定方向进行模板选择,使得梯度重构的过程可以利用更多沿着壁面法向方向的信息,从而提高梯度重构的计算速度、收敛速度、负载均衡等性能。本文的主要工作和创新点如下:1)提出了基于阵面推进的非结构网格局部方向搜索算法（LDSMAF）。对二维三角形、四边形和混合非结构网格的局部方向进行了重定义,在此基础上基于阵面推进方法对重定义的局部方向进行求解。LDSMAF不仅考虑了网格拓扑关系,而且考虑了壁面法向信息。相比于曲线梯度重构的局部方向,LDSMAF的局部方向在壁面附近可以减少47%与壁面法向方向的角度偏移,且在整个计算域中正交性能最多可提高14%。2)提出了基于局部方向的模板选择算法（SSMLD）及结构化最小二乘梯度重构算法（struLSQR）。基于LDSMAF获得的非结构网格局部方向,设计了模板生成算法SSMLD。SSMLD采用递归选择函数进行模板选择,并从两个方面对递归选择函数进行了优化。在此基础上,将SSMLD获得的模板与最小二乘梯度重构算法结合,提出了struLSQR梯度重构算法,设计和实现了并行化算法。struLSQR可使控制体获得可控且个数为常量的模板。在二维圆柱绕流算例中取模板个数为8时,struLSQR相比于扩展的最小二乘梯度重构算法（extended Least Squares,extLSQR）,可节约35%的计算量,且计算和通信负载均衡性能可分别获得最多41%和36%的提高。3)基于代码验证的要点以及梯度重构算法的特点,设计了测试函数对struLSQR的重构梯度进行了代码验证。代码验证过程测试并分析了单个网格单元的收敛精度分布、整体梯度误差及收敛精度以及不同网格类型的误差和收敛精度。对于四类四边形和五类三角形网格,struLSQR重构梯度的收敛精度均达0.9992以上,且在三角形网格中沿y方向的收敛精度大于其它三种梯度重构算法对应的收敛精度。4)实现了较丰富的struLSQR应用并进行了深入分析。将struLSQR应用到了无粘、层流和湍流算例中,并与另两种最小二乘梯度重构算法进行性能对比与分析。测试的算例覆盖了无粘、层流和湍流流动,性能指标包括串行和并行指标,其中串行测试指标涵盖误差、收敛精度、计算速度、收敛速度以及流场特性等,并行执行指标涵盖进程执行时间、并行可扩展性、通信开销、理论与实测的负载均衡情况等,全面地反映了struLSQR在非结构有限体积应用中的优势。struLSQR总计算量减少为extLSQR总计算量的65%,计算性能和收敛速度为extLSQR的1.21倍和2.6倍,并可在粘性流动中获得更精确的法向速度型。在并行测试中,struLSQR的计算性能是extLSQR的1.27倍,并行通信性能提高为extLSQR的1.64倍。
高翔[10]（2018）在《非结构CFD并行网格变形算法及其应用》文中进行了进一步梳理气动外形优化设计和气动弹性计算等CFD数值模拟应用通常涉及边界运动,且这类航空航天计算一般是在跨/超声速等可压缩条件下进行。本文面向运动边界的可压缩流动问题,基于非结构网格和有限体积方法,对其中核心的网格运动算法和流场求解方法进行了深入研究,提出了一系列高效的并行网格变形算法和基于密度的可压缩隐式并行求解方法,并应用于翼型俯仰振荡和气动外形优化等问题。本文主要工作和创新点如下:1)针对目前应用广泛的RBF径向基函数插值网格变形算法,对其中的贪心筛点数据减缩算法进行优化改进,提出了一种充分利用上一步结果的增量求解方法,提高了插值函数系数的求解效率。在保持算法鲁棒性的同时为进一步提高其并行计算效率,针对预先已知和不可预知的运动边界问题提出了两种并行算法。基于OpenFOAM开源CFD框架对改进的RBF并行算法进行了实现,通过典型算例测试分析了该算法的变形能力,其计算效率提高了将近一倍。2)通过进一步放松贪心筛点RBF变形方法的约束条件,提出了基于SVM支持向量机的并行网格变形算法。基于OpenFOAM框架实现了SVM并行网格变形算法,通过测试分析,给出了该机器学习方法应用于网格变形时的参数设置策略。量化对比分析了SVM与RBF网格变形算法在变形能力、控制点选取以及计算效率等方面的性能,在三维大规模算例其变形效率提高了六倍。3)首次在OpenFOAM框架中采用任意拉格朗日—欧拉（ALE）方法实现了一种基于密度方法的LU-SGS隐式并行求解器,弥补了OpenFOAM软件在可压缩动边界问题方面的应用缺陷。实现的一系列求解器可灵活耦合不同数值方法、湍流模型和网格变形算法,可应用于定常和非定常、层流和湍流、静止和运动网格等各类流动问题,通过多个算例验证了求解器的可用性和并行性能。4)首次深入系统对比分析了OpenFOAM和SU2这两个开源CFD软件在框架组成、算法类型、数据结构和应用领域等方面的特点,为基于CFD框架开展研究给出了相关指导。基于SU2软件平台,将CFD数值模拟技术、自由变形几何外形参数化方法、连续伴随方法和提出的SVM网格变形算法相结合,成功实现了翼型的气动外形优化设计。
二、非结构网格及混合网格复杂无粘流场并行计算方法研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、非结构网格及混合网格复杂无粘流场并行计算方法研究（论文提纲范文）
（1）非线性静气动弹性分析方法在阻力方向舵上的应用（论文提纲范文）
| 1 数值方法 |
| 1.1 非线性CFD/CSD耦合方法介绍 |
| 1.2 基于混合网格的N-S方程求解器 |
| 1.3 结构非线性变形求解方法 |
| 1.4 数据交换模型和网格处理方法 |
| 1.5 静气动弹性耦合方法 |
| 2 CFD方法验证 |
| 2.1 计算模型 |
| 2.2 计算结果 |
| 3 阻力方向舵静气动弹性特性计算 |
| 3.1 计算模型 |
| 3.2 阻力方向舵弹性气动特性 |
| 3.3 阻力方向舵对全机弹性气动特性的影响 |
| 4 结 论 |
（2）绕椭球的低速流动研究（论文提纲范文）
| 1引言 |
| 2参数与坐标系定义 |
| 3实验和理论研究 |
| 3.1椭球绕流场分离的定性描述 |
| 3.2椭球绕流场分离的定量研究 |
| 3.3椭球绕流场分离的辨识 |
| 3.4椭球绕流场分离的拓扑研究 |
| 3.5分离对气动力的影响 |
| 3.6分离产生的噪声 |
| 3.7转捩带的影响 |
| 3.8分离后旋涡的演化过程 |
| 3.9非定常机动实验 |
| 3.10尾部支撑对流动的影响 |
| 3.11突起物对流动的影响 |
| 4数值模拟研究 |
| 4.1欧拉方程及渐近理论 |
| 4.2三维边界层方程 |
| 4.3简化的N-S方程及层流 |
| 4.4 RANS |
| 4.5 RSM |
| 4.6 LES |
| 4.7 LES/RANS混合方法 |
| 4.8 DNS |
| 4.9非定常机动过程的模拟 |
| 5椭球绕流场转捩的研究 |
| 6结论和展望 |
（3）国家数值风洞（NNW）工程中的CFD基础科学问题研究进展（论文提纲范文）
| 1 转捩与湍流模型及计算方法 |
| 1.1 转捩预测模型 |
| 1.2 湍流模拟模型 |
| 2 多相多介质计算模型与方法 |
| 2.1 气/液两相流模型 |
| 2.2 飞机结冰模型 |
| 2.3 流/热/固耦合模型 |
| 2.4 热气动弹性预测模型 |
| 3 多物理场耦合计算模型与方法 |
| 3.1 高温近壁流动与材料表面催化烧蚀 |
| 3.2 稀薄过渡流计算模型与方法 |
| 4 高阶精度数值计算方法 |
| 4.1 结构网格高精度算法 |
| 4.2 非结构网格高精度算法 |
| 5 总结与展望 |
（4）全局方向模板在高阶精度非结构有限体积方法中的推广（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 非结构有限体积方法 |
| 1.1 控制方法与离散 |
| 1.2 k-exact重构 |
| 2 模板选择方法 |
| 2.1 共点与共面模板 |
| 2.2 局部方向模板 |
| 2.3 全局方向模板 |
| 3 数值验证 |
| 3.1 基于制造解方法的流动 |
| 3.2 超声速涡流动 |
| 4 结论 |
（5）基于非结构网格GPU加速技术的二维水动力数值模型（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 水动力数值模型研究进展 |
| 1.2.2 计算网格研究进展 |
| 1.2.3 加速算法研究进展 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 计算区域网格处理 |
| 2.1 Gmsh软件介绍 |
| 2.2 Gmsh模块介绍 |
| 2.2.1 几何处理(Geometry)模块 |
| 2.2.2 网格处理(Mesh)模块 |
| 2.3 网格拓扑 |
| 2.4 二维网格划分效果展示 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于GPU加速技术的二维非结构水动力数值模型 |
| 3.1 控制方程 |
| 3.2 数值计算方法 |
| 3.2.1 有限体积法 |
| 3.2.2 数值通量计算 |
| 3.2.3 边界条件 |
| 3.2.4 摩阻项处理 |
| 3.2.5 底坡源项处理 |
| 3.2.6 干湿网格处理 |
| 3.2.7 稳定条件 |
| 3.3 GPU加速方法 |
| 3.3.1 CPU与GPU的体系结构 |
| 3.3.2 基于GPU加速的并行计算过程 |
| 3.3.3 CPU与GPU的相关参数介绍 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 模型验证及洪水演进过程数值模拟研究 |
| 4.1 全溃坝水流算例 |
| 4.1.1 模型计算条件 |
| 4.1.2 计算结果对比分析 |
| 4.2 混合流算例 |
| 4.2.1 静水 |
| 4.2.2 缓流 |
| 4.2.3 混合流 |
| 4.3 三角形挡水建筑物溃坝算例 |
| 4.3.1 模型计算条件 |
| 4.3.2 计算结果对比分析 |
| 4.4 具有干湿界面的静水算例 |
| 4.5 驼峰溃坝波算例 |
| 4.5.1 模型计算条件 |
| 4.5.2 计算结果及分析 |
| 4.6 洪水演进过程数值模拟研究 |
| 4.6.1 Toce河实验算例 |
| 4.6.2 Malpasset溃坝算例 |
| 4.6.3 结果分析与小结 |
| 4.7 GPU加速效果研究 |
| 4.7.1 GPU加速效果 |
| 4.7.2 结果分析与小结 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（6）FlowStar:国家数值风洞（NNW）工程非结构通用CFD软件（论文提纲范文）
| 1 软件设计 |
| 1.1 整体架构 |
| 1.2 数值方法 |
| 1.3 多体运动求解方法 |
| 1.4 重叠网格技术 |
| 1.5 并行计算技术 |
| 1.6 图形界面设计 |
| 2 主要功能 |
| 2.1 定常流动模拟 |
| 2.1.1 全机及部件气动力分析 |
| 2.1.2 发动机进排气影响 |
| 2.1.3 喷流干扰评估 |
| 2.2 单套网格非定常流动模拟 |
| 2.3 多套网格非定常多体运动模拟 |
| 2.4 多套网格准定常捕获轨迹系统（CTS) |
| 2.5 多套网格定常网格测力 |
| 2.6 数据分析 |
| 2.6.1 舵面气动分析 |
| 2.6.2 气动载荷插值 |
| 2.6.3 进气道性能分析 |
| 2.6.4 监测点流场提取 |
| 2.6.5 流场输出 |
| 3 软件验证与确认 |
| 4 工程应用 |
| 4.1 发动机尾吊式客机气动分析 |
| 4.2 飞行器内埋弹舱舱门开闭过程模拟 |
| 4.3 导弹头罩分离模拟 |
| 5 结论 |
（7）V型沟槽对钝尾缘风力机翼型影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 基于流动控制的减阻技术 |
| 1.2.1 主动流动控制减阻技术 |
| 1.2.2 被动流动控制减阻技术 |
| 1.2.3 主动和被动流动控制对比分析 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 1.5 本文创新点 |
| 第2章 相关物理问题及基础理论 |
| 2.1 边界层相关问题 |
| 2.1.1 边界层概念 |
| 2.1.2 边界层的类型 |
| 2.1.3 壁面上边界层的发展 |
| 2.1.4 边界层分离 |
| 2.1.5 边界层的厚度 |
| 2.2 湍流边界层与相干结构 |
| 2.2.1 湍流边界层 |
| 2.2.2 湍流的相干结构 |
| 2.3 翼型流动分离及升阻力特性 |
| 2.3.1 翼型边界层分离 |
| 2.3.2 翼型升力特性与阻力特性 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 钝尾缘风力机翼型气动特性研究 |
| 3.1 研究对象 |
| 3.1.1 风力机翼型 |
| 3.1.2 钝尾缘翼型改进方法 |
| 3.2 计算方法 |
| 3.2.1 CFD控制方程 |
| 3.2.2 湍流模型 |
| 3.2.3 CFD软件介绍 |
| 3.3 计算模型与计算工况 |
| 3.3.1 计算模型 |
| 3.3.2 计算工况 |
| 3.4 网格划分 |
| 3.4.1 计算网格 |
| 3.4.2 网格无关性及准确性验证 |
| 3.5 不同尾缘厚度风力机翼型的气动特性模拟 |
| 3.5.1 升阻力分析 |
| 3.5.2 翼型流场分析 |
| 3.5.3 表面压力系数分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 横向布置V型沟槽对钝尾缘翼型影响研究 |
| 4.1 计算模型 |
| 4.1.1 V型沟槽的模型建立 |
| 4.1.2 V型沟槽钝尾缘翼型的网格划分 |
| 4.1.3 V型沟槽钝尾缘翼型的参数设置 |
| 4.2 横向V型沟槽位置分析 |
| 4.3 横向V型沟槽尺寸分析 |
| 4.4 横向V型沟槽长度分析 |
| 4.5 原始翼型、钝尾缘翼型和布置V型沟槽钝尾缘翼型对比分析 |
| 4.5.1 翼型气动性能分析 |
| 4.5.2 翼型流场分析 |
| 4.5.3 压力分布分析 |
| 4.5.4 壁面剪切应力分析 |
| 4.5.5 湍动能与湍流耗散率分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 纵向布置V型沟槽对钝尾缘翼段影响研究 |
| 5.1 纵向沟槽减阻机理 |
| 5.1.1 第二涡群理论 |
| 5.1.2 突出高度论 |
| 5.2 模型建立 |
| 5.2.1 布置纵向沟槽三维模型 |
| 5.2.2 网格划分 |
| 5.2.3 参数设置 |
| 5.3 升阻力系数分析 |
| 5.3.1 升力系数 |
| 5.3.2 阻力系数及阻力分量分析 |
| 5.4 流场分析 |
| 5.5 壁面剪切应力分析 |
| 5.6 速度分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
（8）基于自适应网格的高精度FR数值模拟方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究概况 |
| 1.2.1 FR方法简介 |
| 1.2.2 FR方法的优缺点 |
| 1.3 网格自适应简介 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 第二章 一维FR数值计算方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 一维FR方法 |
| 2.2.1 一维FR方法空间离散 |
| 2.2.2 VCHJ修正函数 |
| 2.2.3 求解点的选取与正交规则 |
| 2.2.4 混淆误差分析 |
| 2.3 一维Euler方程 |
| 2.4 时间离散 |
| 2.5 激波捕捉 |
| 2.5.1 激波探测器 |
| 2.5.2 人工粘性 |
| 2.5.3 单元内分段积分常数解 |
| 2.5.4 保正限制器 |
| 2.6 算例验证 |
| 2.6.1 一维Sod激波管问题 |
| 2.6.2 一维Shu-Osher问题 |
| 2.6.3 一维双爆轰波问题 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 二维四边形网格FR数值计算方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 网格弯曲 |
| 3.2.1 物面边界高阶拟合 |
| 3.2.2 RBF网格变形 |
| 3.3 二维四边形网格FR方法 |
| 3.3.1 二维四边形网格单元映射关系 |
| 3.3.2 二维四边形网格FR方法空间离散 |
| 3.4 二维Euler方程 |
| 3.5 无粘数值通量 |
| 3.5.1 Roe格式 |
| 3.5.2 Local Lax-Friedrichs格式 |
| 3.6 边界条件 |
| 3.6.1 物面边界条件 |
| 3.6.2 远场边界条件 |
| 3.7 算例验证 |
| 3.7.1 二维带坡管道内的超音速流动问题 |
| 3.7.2 二维激波-等熵涡相互作用问题 |
| 3.7.3 二维无粘圆柱绕流问题 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 自适应网格FR数值计算方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 二维h型网格自适应 |
| 4.2.1 二维四边形网格自适应 |
| 4.2.2 P4est网格自适应库 |
| 4.3 自适应指示器 |
| 4.4 自适应网格FR方法非一致边数据投影 |
| 4.5 自适应网格FR方法网格粗化细化数据投影 |
| 4.6 数值算例 |
| 4.6.1 等熵Euler涡 |
| 4.6.2 斜激波反射 |
| 4.6.3 双马赫反射 |
| 4.6.4 马赫数为3 的前台阶流动 |
| 4.6.5 NACA0012 翼型跨音速流动 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 研究工作总结 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（9）非结构有限体积梯度重构算法研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号列表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 应用背景 |
| 1.1.1 计算流体力学 |
| 1.1.2 结构网格和非结构网格 |
| 1.1.3 梯度重构和模板 |
| 1.1.4 软件平台 |
| 1.2 相关研究 |
| 1.2.1 非结构网格生成方法概述 |
| 1.2.2 梯度重构算法进展 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 1.4 论文结构 |
| 第二章 CFD数值方法 |
| 2.1 CFD控制方程 |
| 2.2 空间离散方法 |
| 2.2.1 对流通量离散 |
| 2.2.2 粘性通量离散 |
| 2.3 时间推进格式 |
| 2.3.1 显式时间推进 |
| 2.3.2 隐式时间推进 |
| 2.4 梯度重构算法 |
| 2.4.1 最小二乘梯度重构算法 |
| 2.4.2 格林-高斯梯度重构算法 |
| 2.4.3 曲线梯度重构算法 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 基于阵面推进的非结构网格局部方向搜索算法 |
| 3.1 局部方向重定义 |
| 3.2 局部方向搜索算法流程 |
| 3.3 阵面推进 |
| 3.3.1 阵面推进伪代码及关键数据结构 |
| 3.3.2 阵面推进过程 |
| 3.3.3 阵面推进示例 |
| 3.4 局部方向计算 |
| 3.4.1 局部方向计算伪代码 |
| 3.4.2 局部方向计算规则 |
| 3.5 局部方向对比 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 结构化的最小二乘梯度重构算法 |
| 4.1 基于局部方向的模板选择算法 |
| 4.1.1 基于局部方向的模板选择算法流程及主要数据结构 |
| 4.1.2 按边选择函数 |
| 4.1.3 按点选择函数 |
| 4.2 基于局部方向的模板选择算法优化 |
| 4.2.1 递归调用控制优化 |
| 4.2.2 局部方向优化 |
| 4.3 结构化最小二乘梯度重构算法及其并行化实现 |
| 4.3.1 结构化最小二乘梯度重构算法 |
| 4.3.2 并行实现 |
| 4.4 结构化最小二乘梯度重构算法的模板特点及其性能评估 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结构化最小二乘梯度重构算法的代码验证 |
| 5.1 代码验证 |
| 5.1.1 代码验证的主要内容 |
| 5.1.2 代码验证的评估指标 |
| 5.2 测试函数的设计 |
| 5.2.1 设计要点 |
| 5.2.2 梯度的测试函数 |
| 5.3 验证结果与分析 |
| 5.3.1 验证使用的网格及评价指标 |
| 5.3.2 单个网格单元的收敛精度分析 |
| 5.3.3 整体误差及收敛精度分析 |
| 5.3.4 不同网格类型的误差及收敛精度分析 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 结构化最小二乘梯度重构算法应用与分析 |
| 6.1 测试环境及性能指标 |
| 6.1.1 软硬件环境 |
| 6.1.2 串行性能指标 |
| 6.1.3 并行性能指标 |
| 6.2 无粘管道流算例 |
| 6.2.1 算例说明 |
| 6.2.2 壁面法向速度 |
| 6.2.3 熵误差及其收敛梯度 |
| 6.2.4 串行计算速度 |
| 6.3 无粘圆柱绕流算例 |
| 6.3.1 算例说明 |
| 6.3.2 马赫数云图及压力系数分布 |
| 6.3.3 熵误差及其收敛精度 |
| 6.3.4 计算速度 |
| 6.3.5 收敛速度 |
| 6.4 粘性算例 |
| 6.4.1 层流平板 |
| 6.4.2 湍流平板 |
| 6.5 并行性能 |
| 6.6 小结 |
| 第七章 本文工作总结及展望 |
| 7.1 本文主要工作及创新点 |
| 7.2 关于下一步工作的思考 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（10）非结构CFD并行网格变形算法及其应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 计算流体力学 |
| 1.1.2 非结构网格 |
| 1.1.3 开源CFD软件平台 |
| 1.2 相关研究进展 |
| 1.2.1 非结构网格生成算法研究现状 |
| 1.2.2 非结构动网格算法研究现状 |
| 1.2.3 非结构网格计算方法研究现状 |
| 1.2.4 基于开源CFD平台的相关研究现状 |
| 1.2.5 机器学习方法在CFD应用的研究现状 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 第二章 基于径向基函数插值的并行网格变形算法 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 径向基函数插值算法 |
| 2.3 改进的贪心筛点加速方法 |
| 2.4 动网格求解器的整体设计及其并行实现 |
| 2.5 网格质量评价方法 |
| 2.5.1 三角形单元 |
| 2.5.2 四面体单元 |
| 2.6 测试算例 |
| 2.6.1 二维翼型旋转 |
| 2.6.2 多段翼型副翼折转 |
| 2.6.3 返回舱俯仰振荡 |
| 2.6.4 三维机翼弯曲 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 基于支持向量机的并行网格变形算法 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 支持向量机回归算法 |
| 3.3 与RBF网格变形算法比较 |
| 3.4 SVM动网格求解器的并行实现 |
| 3.5 性能分析 |
| 3.5.1 矩形块平移旋转 |
| 3.5.2 ONERA M6 机翼周期摆动 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 动边界可压缩问题隐式并行求解器的设计与实现 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 OpenFOAM与 SU2 软件框架对比分析 |
| 4.2.1 OpenFOAM |
| 4.2.2 SU2 |
| 4.3 基于OpenFOAM框架的数值离散方法 |
| 4.3.1 基于ALE描述的Navier-Stokes控制方程 |
| 4.3.2 空间离散方法 |
| 4.3.3 时间离散方法 |
| 4.3.4 几何守恒律 |
| 4.3.5 湍流模型 |
| 4.3.6 边界条件 |
| 4.4 基于OpenFOAM框架的LU-SGS隐式算法实现 |
| 4.5 求解器整体算法流程 |
| 4.6 几何守恒律验证 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 求解器验证与变形算法的应用 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 定常问题的计算验证 |
| 5.2.1 亚、跨声速管道流 |
| 5.2.2 层流平板边界层 |
| 5.2.3 湍流平板边界层 |
| 5.2.4 RAE2822 翼型跨声速绕流 |
| 5.2.5 不同攻角下NACA0012 翼型湍流 |
| 5.3 非定常动网格问题的计算验证 |
| 5.3.1 无粘流翼型俯仰振荡 |
| 5.3.2 跨声速湍流翼型俯仰振荡 |
| 5.4 并行性能测试 |
| 5.5 翼型气动外形优化设计 |
| 5.5.1 基于SU2 框架的气动外形优化设计流程及实现 |
| 5.5.2 二维翼型气动外形优化 |
| 5.5.3 三维翼型气动外形优化 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文的主要工作和创新点 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
四、非结构网格及混合网格复杂无粘流场并行计算方法研究（论文参考文献）
- [1]非线性静气动弹性分析方法在阻力方向舵上的应用[J]. 唐超. 飞机设计, 2021(06)
- [2]绕椭球的低速流动研究[J]. 丛成华,邓小刚,毛枚良. 力学进展, 2021(03)
- [3]国家数值风洞（NNW）工程中的CFD基础科学问题研究进展[J]. 袁先旭,陈坚强,杜雁霞,郭启龙,肖光明,傅亚陆,梁飞,涂国华. 航空学报, 2021(09)
- [4]全局方向模板在高阶精度非结构有限体积方法中的推广[J]. 孔令发,刘伟,董义道. 空气动力学学报, 2021(04)
- [5]基于非结构网格GPU加速技术的二维水动力数值模型[D]. 张兆安. 西安理工大学, 2021
- [6]FlowStar:国家数值风洞（NNW）工程非结构通用CFD软件[J]. 陈坚强,吴晓军,张健,李彬,贾洪印,周乃春. 航空学报, 2021(09)
- [7]V型沟槽对钝尾缘风力机翼型影响的研究[D]. 顾恩鑫. 兰州理工大学, 2021(01)
- [8]基于自适应网格的高精度FR数值模拟方法研究[D]. 马秀强. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [9]非结构有限体积梯度重构算法研究与应用[D]. 熊敏. 国防科技大学, 2019(01)
- [10]非结构CFD并行网格变形算法及其应用[D]. 高翔. 国防科技大学, 2018(02)