解析二维非结构网格生成方法及其应用

提出弱区域指示函数描述流场形状并证明了其存在和不唯一性;利用该函数基于Delaunay方法依据流场尺度生成二维非结构网格。其中,边界引力有效解决了流场边界恢复和内嵌边界问题,弹簧振子和正三角形趋进技术有效改善网格质量。最后,弹簧振子随着弱区域指示函数的演变与监测函数的指导成功应用到自适应网格生成。     

二维网格数据中特征区域的提取算法

网格数据是有限元计算与实际测量中得到的主要数据,数据量较大。在数据可视化时减少计算及存储的一个有效方法是将庞大数据中的特征区域提取出来并单独显示及存储。     

基于矢量场的二维区域全自动四边网格生成

为了实现任意二维几何模型的高质量分块结构四边形网格自动生成,提出一种基于矢量场的二维区域全自动分解方法.首先利用边界元法求解拉普拉斯型控制方程,获取一个反映模型边界几何特征、覆盖整个问题域的矢量场;然后结合矢量与标架的映射关系,将计算得到的矢量场转化为标架场;最后通过分析标架场的奇异结构将问题域分解成多个四边子区域,并在每个子区域利用映射法生成高质量的结构四边形网格.通过复杂区域的网格生成实例,验证了该方法的有效性和可靠性.     

面向非结构网格应用并行程序的编程工具

面向高性能数值模拟,分析了基于并行应用编程框架快速研发并行数值模拟软件存在的挑战。在此基础上,以JAUMIN(J adaptive unstructured mesh application infrastructure)框架的应用为例,设计并实现了一种面向非结构网格数值模拟应用并行程序的图形化编程工具。该编程工具采用基于结构化流程图的图形化编程方式,屏蔽JAUMIN框架的编程接口,帮助用户在不学习编程框架的基础上快速开发基于编程框架的并行应用程序。实际应用表明,该工具可以显著提升并行应用软件的研发效率,降低用户编写并行数值模拟程序的难度。由于编程工具生成的代码规范统一,系统的维护效率也得以大幅度提高。     

非结构网格上解二维Hamilton-Jacobi方程的一种有限体积方法

本文利用最小二乘插值的思想,发展了一类在非结构网格上解Hamilton-Jacobi方程的方法．此方法通过确定超定线性方程组来得到所求单元上的二次插值多项式,并利用极值原理的思想,保证其数值解的导数不出现新的极值．典型算例表明此方法计算速度快,对间断有很好的分辨能力．     

基于非结构滑移网格技术的旋翼型无人机空气动力学并行数值模拟方法

在现代飞行器设计中,数值模拟方法以低成本、高效率和高灵活性等优点成为研究飞行器空气动力学的重要方法.在旋翼型无人机流场模拟中,由于旋翼与机身存在相互作用,为获得精确模拟结果需要对整个无人机的流场进行模拟,因此,有效地模拟旋翼与机身的相对运动是实现成功模拟的关键步骤,这使得此类模拟问题极具挑战性.文章设计了一套求解旋翼型无人机空气动力学数值模拟问题的基于非结构滑移网格技术的高可扩展并行计算方法.该方法对控制方程的离散,在空间方向采用非结构移动网格有限元方法,时间推进采用全隐式二阶向后差分格式,最后采用一种并行Newton-Krylov-Schwarz方法求解离散后的非线性方程组.作为应用,文章对一个真实旋翼型无人机模型在悬停状态下的外流场进行了数值模拟,获得了一些非常详细的流场信息.数值结果显示,算法在天河2号上使用4 096个处理器核时仍具有接近线性的并行加速比,这为下一步开展旋翼型无人机的高保真度快速模拟奠定了良好的基础.     

基于任意多边形拉氏网格的有限体积方法研究及应用

本文提出了结构与非结构拉氏网格联合使用的网格策略,采用了邻域关系、线性表和指针的数据结构,研制并实现了基于任意多边形拉氏网格的有限体积方法及程序．数值实验显示了其很强的模拟实力．     

保持区域平滑的3维动画形状高效编辑

目的 基于控制单元的形状编辑效果受各个控制单元对应权重的影响,而计算闭合形式的控制点权重方法难以有效地处理控制骨骼权重。针对3维空间的控制骨骼提出了一种虚拟控制单元插入算法和骨骼关节点标架变换方法,以保持骨骼控制区域的形状,从而得到过渡平滑、形状保持的良好编辑效果。方法 选择C²连续的线性权值计算方法,在用户输入相应的控制单元后,根据控制单元的支持度插入满足条件的虚拟控制点,实现了对动画形状平滑高效的编辑。首先采用离散化的方式,近似求解输入形状构成的封闭域中任意两点之间的内部距离,然后进行Voronoi区域分解,初步获得每个控制单元的控制区域。如果控制点的支持度约束不符合要求,则通过插入虚拟控制点的方式进行调整,并根据邻接关系计算实控制点对虚拟控制点的权重实现实控制点对虚拟控制点的控制。由于算法计算权值和编辑更新顶点可以并行,因此引入图形处理器（graphics processing unit,GPU）实行并行化处理。结果 实验对比了算法在编辑细节以及对不同网格模型的适应性和编辑效率方面的表现,结果表明本文算法在局部细节处不发生过度形变且保持平滑,对非三角网格和多个封闭区域叠加的网格模型依然适用,且本文算法不需要迭代,又有GPU并行计算,编辑时间显著下降。结论 本文算法易于实现,编辑效果过渡平滑,保留细节特征;GPU并行计算极大提高效率,达到实时交互效果。     

二维非结构网格Hamilton-Jacobi方程的一种简化的加权ENO格式

考虑标量Hamilton-Jacobi方程,对二维非结构网格给出了一种简化的三阶精度加权ENO格式.方法的主要思想是时间和空间分开处理,时间离散用三阶TVD Runge-Kutta 方法.对空间,在每一个三角形单元上构造一个三次多项式,该多项式是一些三次多项式的加权,并给出了加权因子的构造方法.最后用该格式对一些典型算例进行了数值试验,并分析了方法的精度,结果表明该格式是成功的.     

一个基于机群系统的面向对象并行程序 开发环境的研究与实现

面向对象程序设计技术可以降低并行程序设计的复杂性,提高并行程序的可读性、可维护性、可移植性.因此提供面向对象的并行程序设计环境,可以减少并行程序开发难度,有效地利用并行计算机系统的潜能.可扩展并行机群系统是随着网络技术迅速发展而出现的一种网络并行计算系统.其主要特点是适于粗粒度任务并行,适于采用消息传递机制.文中在可扩展机群系统上实现了面向对象的并行程序开发环境ParaObject,它由对象平台、并行对象和邮件对象组成,并行程序以并行对象为单位并行执行,通过邮件对象传送数据,具有良好的封装性和可移植性,友好的用户编程接口,使用方便.     

关于并行程序时序测试中测试覆盖率的研究

在软件测试中,测试覆盖率（ｃｏｖｒａｇｅ ｒａｔｉｏ）是评判程序测试完成程度的重要指标之一。然而,针对并行程序时序的测试覆盖率,目前国际上还未见比较实用的定星分析方法。文中以树型拓扑结构的广播与归并操作的分布工并行实现为例,提高了一种建立在同步序列模型基础之上并专门适合于原子事件测试方法的有关分布式并行程序时序测试的测试覆盖率的数值计算方法。由于广播与归并是两个比较有代表性的并行操作,因此文中所描     

An algorithm for automatic 2D finite element mesh generation with line constraints

In this study, an algorithm is designed specifically for automatic finite element (FE) mesh generation on the transverse structure of hulls reinforced by stiffeners. Stiffeners attached to the transverse structure are considered as line constraints in the geometry boundary. For the FE mesh generation used in this study, the line constraints are treated as boundaries and by that means the geometry domain attached to the line constraints is decomposed into sub-domains, constrained only by the closed boundaries. Then, the mesh can be generated directly on those sub-domains by the traditional approach. The performance of the proposed algorithm is evaluated and the quality of the generated mesh meets expectations.     

一个并行容错局网的设计与实现研究

为同时改善ＬＡＮ的可靠性的传输性能，本文提出了并行容错网络概念，实现了一种带有双传输子网的并行容错局网（Ｐ－ＦＴＬＡＮ）。给出了其功能模式和技术特征，并就其中所涉及的关键技术做了简要介绍。分析表明，本文提出的方法不但为解决ＬＡＮ可靠性提供了一种有效途径，而且对ＬＡＮ的性能有很大的改善。     

二维任意域内点集的Delaunay三角划分的研究

传统的Ｄｅｌａｕｎａｙ三角划分不适合许多实际的应用，本文提出了三维任意域内点集的Ｄｅｌａｕｎａｙ三角划的概念，研究了其存储性、唯一性的条件以及一个三角划分是ＤＴＡＤ的充要条件，ＤＴＡＤ具有最小角最大以及平均形态比最大的性质，因此它是给定区域和点集的最佳三角划分，本文同时阐述了它的对偶图。     

基于图的任意域内点集的Delaunay三角剖分算法

本文提出了一种基于图的二维任意域内点集的Ｄｅｌａｕｎａｙ三角剖分算法．该算法首先求出任意域内点集的约束最小生成树，然后逐次加入一边构造三角形网格，最后通过局部优化变换，得到二维任意域内点集的Ｄｅｌａｕｎａｙ三角剖分．本文还给出了该算法在有限元网格自动生成过程中的应用.