基于背景网格簇的动网格生成方法

《基于背景网格簇的动网格生成方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaNov．252014Vel．35No112921．2931ISSN1000．6893ON11-1929／Vhttp：Hhkxbbuaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．ca基于背景网格簇的动网格生成方法胡会朋，聂玉峰*，张阳，蔡力西北工业大学理学院，陕西西安710129摘要：提出了基于背景网格簇实现网格变形的新方法。背景网格簇由任一内边界节点和远场边界角点生成的背景网格构成，并随边界运动而变化。通过保持计算网格节点在每一个背景网格中所在单元

2、的面积坐标不变(三维时保持体积坐标不变)而求出一组期望位置，加权平均该组期望位置，确定出该计算网格节点的新位置。其中权值与内边界节点和计算网格节点距离的倒数相关。新方法引入的背景网格簇可以有效地改进单个背景网格的不足之处。算例结果表明：基于背景网格簇的动网格生成方法实现简单，与弹簧近似法相比，新方法因不需要迭代求解方程组而非常高效，且拥有更强的网格变形能力；与Delaunay图映射法相比，该方法背景网格的单元个数极少，因此易于定位，且不会出现背景网格单元交叉的现象，网格变形能力更强，变形后的网格质量更好。关键词：动网格；网格

3、变形；背景网格簇；Delaunay图；非结构网格；非定常流动中图分类号：V211．3文献标识码：A文章编号：1000—6893(2014)11-2921—11求解含有运动边界的非定常流场问题时，因计算区域在不断变化，网格需要跟随计算区域的变化而变化，因此需要使用动网格技术。目前的动网格技术主要包括网格重构、网格变形以及二者的结合。网格重构不仅会带来网格生成的计算量，还会带来额外的插值误差n]，于是网格变形方法受到重视。网格变形保持网格的拓扑结构不变，仅通过移动网格节点使得网格和计算区域重新重合，提高了效率并减小了误差。由于非

4、结构网格在适应复杂外形、网格自适应等方面的优势，非结构网格变形技术的研究一直备受重视。目前典型的非结构网格变形方法主要有弹簧近似法[2]、弹性体法、径向基函数法[3]和Delau—nay图映射法[4]。弹簧近似法将网格视为弹簧系统，通过求解弹簧平衡问题实现网格变形。弹簧近似法存在变形能力不足和效率低的问题。Far—hat等[51通过加入扭转弹簧提高了弹簧近似法的变形能力。由于三维网格的复杂性，弹簧近似法在推广到三维情形时效果较差。弹性体法将计算区域视为弹性介质，计算量大，实现复杂，其网格变形效率不能满足大规模网格变形的需求。

5、径向基函数法是一种代数插值法，比弹簧近似法效率高，但由于仍需通过求解方程组确定插值函数，径向基函数法的运算量仍然偏大。Rendall和Al—len[63采用贪心算法提高了径向基函数法的网格变形效率。目前径向基函数法在优化等方面已有较多应用[7。8]。Delaunay图映射法由选定的边界点生成Delaunay网格，通过计算网格和Delaunay网格的映射关系实现网格变形。Delaunay图映射法可以适应不同的网格类型，不需要求解方程组，因此效率非常高，同时能直接推广到三维。代数插值法[9删通常具有高效和实现简单的优点，收稿日期

6、：2013—12-11；退修日期：2014-01·14；录用日期：2014—03-06；网络出版时间：2014-03—2012：58网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／10．7527／$1000-68932014．0016．htmI基金项目：国家自然科学基金(11071196)*通讯作者．Tel：029-88431655E-mail：yfnie@nwpueducn§

7、用格武lHuHP．NieYF．ZhangY．eta1．Anewdynamicmeshmethodbasedonaclusterofbac

8、kgroundmeshes[JJ．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2014．35({1)：2921-2931．胡会髓．聂玉峰．张阳．等．基f背景鼹格簇的动两格生成方法!J]．航空学报，2014，35(1

9、)：2921-293I．航空学报Nov．252014VoI．35No11但也会出现网格变形能力较弱、适应范围有限、有较多参数待定等问题。Witteveen[121采用距离倒数加权，但需要根据不同的边界形状选取不同的参数。Allen[1q分别考虑了平动和转动因素。Luke等[151给出的

10、插值方法变形能力较强，但有相对较多的参数需要确定。Zhou和LiEl63给出的基于圆盘松弛的网格变形算法(DiskRelaxationAlgorithm，DRA)取得了较好的网格变形结果，但和一些代数插值法相比效率偏低，实现相对复杂。Delaunay图映射法是近年来关注度较高的一种方法，但