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非结构网格的并行生成及计算

司海青  
【摘要】: 研究非结构网格的快速生成在流场计算中有着至关重要的意义。本文的主要目的是研究和发展非结构网格的并行生成技术,以实现快速生成非结构网格,从而为流场数值计算节省大量时间。进一步配合流场有效的并行计算算法,最终可实现高效、快捷地模拟复杂流场。 本文改进了R. Lohner的“波阵面”区域分裂算法,使得区域分裂后的子区域及其边界更有益于网格的并行生成;针对区域初分裂后的公共边界,本文提出边界优化策略,改善了边界的光滑性,有益于并行生成过程中网格的质量。利用改进的区域分裂算法,对并行生成的初始网格重新划分,实现了网格的并行光顺,其中“虚拟”边界节点的光顺需要子区域之间相互通讯。完善了文献[1]、[13]中的子区域内生成网格时接受新点及新单元的条件,在界面网格生成过程中,本文提出只接受新单元而拒绝新点的策略,节省了机时。并行生成的时间、效率、加速比表明以上网格并行生成方法是高效的、可行的,成功实现了网格的快速生成。 在以上非结构网格并行生成工作的基础上,本文进一步利用Euler方程的有限体积分区并行计算方法,对无粘可压缩绕流流场,在PVM分布式并行环境下进行了数值模拟。在Euler方程的分区并行计算过程中,本文采用了Jameson有限体积法和四步Runge-Kutta显示时间推进格式。流场区域的划分采用改进的“波阵面”区域分裂算法,“虚拟”边界单元的物理量的计算由子区域之间相互通讯来完成,信息的发送方式采用“循环式”发送方式。数值试验的结果以及并行计算的加速比、效率的统计,进一步验证了网格并行生成方法以及并行计算算法的有效性。


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