U-RANS／PDF方法计算钝体后漩涡脱落

本研究发展了U-RANS/PDF混合算法研究湍流和化学反应相互作用对燃烧稳定性的影响,采用有限体积和Monte Carlo相结合的方法在非结构网格中求解相容的U-RANS方程和脉动速度-湍流频率-标量的联合PDF方程.本文对钝体火焰驻定器后冷态流场进行了计算,结果表明此混合算法能够捕捉流场中非稳态的漩涡脱落现象.着重研究了湍流频率模型系数的改变对漩涡脱落频率以及拟序结构在动量输运中的作用的影响.     

方柱绕流大涡模拟

采用有限体/有限元混合格式、非结构网格和大涡模拟方法求解可压缩的N-S方程,对Re=22 000的方柱绕流进行数值模拟,并对不同的边界条件进行详细的分析比较.通过对以往研究经验的总结和利用精细的边界条件,使得采用二阶精度的数值格式和较稀疏的网格仍然得到了令人满意的计算结果,甚至优于以往采用密网格的模拟结果.     

面向结构网格自适应并行计算的矩形区域求差集快速算法

结构网格自适应程序需要使用矩形区域求差集算法计算网格层间数据依赖关系和网格层嵌套关系.原有的矩形区域求差集算法时间复杂度较高,成为该类应用大规模并行计算可扩展性能瓶颈.本文利用分而治之的方法,构造近似线性时间复杂度的矩形区域求差集快速算法,并利用区域分解实现该算法的并行计算.分别针对规则矩形区域和多层自适应网格的非规则矩形区域求差集问题,验证该算法的效率.结果表明,该算法具有近似线性计算复杂度,对于大规模计算问题,加速效果显著.     

JEMS- FDTD超大规模并行计算测试

 介绍了JEMS- FDTD在大规模并行计算机上进行的并行性能测试,包括网格片大小对性能的影响、单节点MPI/OPENMP混合并行性能、多节点MPI/OPENMP混合并行性能、大规模并行性能等。同时,也给出了一个包含电大尺寸复杂、真实结构模型的算例,并对其进行了计算、分析。测试表明,JEMS- FDTD可高效使用数万个处理器核进行并行计算。大型算例测试表明：JEMS- FDTD可针对电大尺寸复杂、真实结构模型进行有效的计算、分析。     

流动和传热问题的分区并行计算

针对交错网格下的SIMPLE数值算法实施了分区并行计算方法,在小型局域网下实现了流动和传热问题的并行数值计算.对两个经典的流动和传热问题的数值模拟实验表明,所建立的并行计算环境和分区并行算法能够得到正确的和收敛的数值结果.但与串行计算结果相比,并行计算误差明显大于串行计算误差.对并行算法做出的性能分析表明,所给出的并行算法得到了明显的加速效率.随着计算规模的增大,加速比和并行效率提高更显著.     

复杂外形静动态混合网格生成技术研究新进展

网格生成技术是CFD复杂工程应用的重要环节, 网格质量的好坏直接影响计算结果的精准度, 因此其已成为CFD的重要研究领域.在张涵信院士的指导下, 作者自20世纪90年代初开始开展非结构网格、混合网格技术和相应的计算方法研究, 并逐步发展至动态混合网格技术及非定常计算方法.在张涵信院士80华诞之际, 对近年来作者及团队在网格生成技术及应用方面所取得的进展进行了简要的综述, 分别介绍了静动态混合网格生成、定常/非定常计算方法、网格技术的应用等方面的进展情况.最后, 就网格生成技术目前还存在的问题, 展望了未来的发展方向.作者谨以此文表达对张涵信院士25年来的培养、关怀和帮助的崇高敬意.      

3维全电磁粒子软件NEPTUNE中的并行计算方法

 介绍了NEPTUNE软件采用的一些并行计算方法：采用“块-网格片”二层并行区域分解方法,使计算规模能够扩展到上千个处理器核。基于复杂几何特征采用自适应技术并行生成结构网格,在原有规则区域的基础上剔除无效网格,大幅降低了存储量和并行执行时间。在经典的Boris和SOR迭代方法基础上,采用红黑排序和几何约束,提出了非规则区域上的Poisson方程并行求解方法。采用这些方法后,当使用NEPTUNE软件模拟MILO器件时,可在1 024个处理器核上获得51.8%的并行效率。     

BGK方法在三维非结构网格上的初步应用

将BGK计算方法从二维拓展到三维并且应用于三维非结构网格,具有重要的理论价值和实用价值.采用旋转局部座标的方法,发展了一种针对三维非结构网格的BGK计算方法.在计算过程中,将最小二乘法应用于三维非结构网格的导数计算.对三维激波管和三维欠膨胀垂直冲击射流等两个算例进行了细致分析.这两个算例的计算结果表明,该方法在三维非结构网格上的初步应用是成功的 关键词： 气动BGK方法 三维 非结构网格     

油资源运移聚集并行数值模拟和分析

多层油资源运移聚集并行数值模拟,其功能是重建油气盆地的运移聚集演化史,对于油资源的评价,确度油藏位置,估计油藏贮量均具有重要的价值.从生产实际出发,提出数学模型,构造大规模精细并行计算的耦合算子分裂隐式迭代格式,设计了并行计算程序和并行计算的信息传递和交替方向网格剖分方法.并对不同的网格步长进行了并行计算和分析.对滩海地区进行精细数值模拟,计算结果在油田位置等方面和实际情况相吻合.对模型问题(非线型性耦合问题)进行数值分析,得到最佳阶L²误差估计,解决了这一计算渗流力学和石油地质的困难问题.     

三维湍流Rayleigh-Bénard热对流的高效并行直接求解方法

高Ra数Rayleigh-Bénard热对流的湍流特性研究是当前国际上的一个热门研究课题, DNS模拟计算是研究该课题的重要手段之一. 当计算规模增大而网格数巨大时计算工作难以实现, 高Ra湍流热对流的数值模拟研究面临重大挑战. 本文创建了大规模高效并行计算的三维湍流热对流直接求解方法. 采用FFT变换解耦压力泊松方程, 将其变换成沿z方向上的块三对角方程组, 并利用块三对角方程的MPI与OpenMP联立的大规模高效并行近似解求解方案, 创建了可以高效并行计算的热对流直接求解方法. 通过对该方法并行效率的验证计算, 证明新的直接求解并行计算方法具有很好的并行效率和计算时效. 三维窄方腔热对流的计算结果表明, 本文方法计算的三维热对流特性是合理的. 本文创建的可大规模高效并行计算的三维湍流热对流直接求解方法, 也很可能是关于计算流体力学不可压NS方程大规模高效并行计算在特殊情况中计算技术上的一个突破.