保持界面特徵的非結構混合格線最佳化方法研究

《保持界面特徵的非結構混合格線最佳化方法研究》是依託北京套用物理與計算數學研究所，由周璇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：保持界面特徵的非結構混合格線最佳化方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：周璇
• 依託單位：北京套用物理與計算數學研究所

項目摘要

採用拉格朗日或ALE（Arbitrary Lagrangian Eulerian）方法模擬大變形問題時，流場格線隨流體運動將導致格線品質下降，從而直接影響數值模擬的計算效率和計算精度，甚至導致計算中斷。本項目擬針對非結構混合格線，提出並建立保持界面特徵的曲面格線光順方法和高效、高品質的體格線光順方法。主要研究內容包括統籌考慮曲面幾何特徵和物理特徵構造曲面約束，基於最最佳化方法建立保持界面特徵的曲面格線光順方法，以及在曲面格線光順時保持體格線的合法性。並針對三維非結構混合格線建立統一的格線品質度量，以及在此基礎上結合高效的格線變形方法和格線光順策略，提出高效、穩定的格線光順方法。本項目的預期研究成果不僅在格線最佳化和動格線研究領域具有重要的學術價值，而且可以為格線生成、爆炸衝擊、高精度氣動數值模擬等諸多領域提供技術支持和程式支撐。

結題摘要

本項目針對拉格朗日和ALE(Arbitrary Lagrangian Eulerian)方法中的格線最佳化需求，提出並建立一套基於局部最最佳化思想和徑向基函式的最佳化-變形一體化的格線最佳化方法，以解決拉氏方法模擬多介質大變形問題時格線扭曲、翻轉所導致的計算中止問題。主要研究內容包括基於最最佳化思想的、適用於複雜域的、高品質的、保界面幾何特徵的三維非結構多面體格線最佳化方法，高效的基於徑向基函式的格線變形方法及其預位移改進算法，以及在格線最佳化方法和格線變形方法研究基礎上的最佳化-變形一體化的方法的研究和實現。數值模擬結果表明，基於約束最佳化的保特徵約束最佳化方法不僅可以適用於可解析的二次曲面格線，而且可以實現非解析複雜曲面的格線最佳化。基於徑向基函式的格線變形方法的預位移改進可以顯著提高格線變形能力和邊界附近的格線品質。格線最佳化與格線變形結合的最佳化-變形一體化方法可以顯著提高格線最佳化效率，計算格線整體格線品質過渡均勻，尤其是保證了較高的界面附近格線品質。本項目的研究成果不僅在格線生成和格線最佳化研究領域具有重要的學術價值，而且可以為動格線、爆炸衝擊、多介質大變形問題、高精度氣動數值模擬等諸多領域提供技術支持和程式支撐。