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基于经典三维Delaunay四面体网格的生成算法,介绍了一种三维约束Delaunay三角化网格划分算法,通过对约束的恢复和局部退化的消除,保证了边界的一致性和网格的惟一性,实现了三维约束区域的四面体网格自动生成;通过对四面体的外接球半径与其最短边长度的比值(记为a)和四面体体积与其外接球体积的比值(记为n)的控制,避免质量不佳的单元,使生成的网格达到预期的质量要求,并提出了一种a和n的计算方法,简化了质量参数的计算过程;对几何形状复杂,特别是含有薄层的实体,可通过在实体上增加约束来提高网格的质量和缩短计算时间,使该方法能够实现岩土工程中不同地质条件下的复杂区域的三维有限元网格自动生成,并且能够保证生成的网格质量较好,为高精度的有限元计算提供了充分条件。计算实例表明,该算法能够将复杂三维实体剖分成质量较好的Delaunay四面体网格,可有效地应用于工程中有限元网格的生成。 相似文献
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提出了一种基于非结构化四边形网格的VOF法,用以模拟二维自由表面流动问题。由于非结构化四边形网格在拟合任意复杂曲线边界上的优势,此法能够在不进行任何边界处理和不引入任何人工糙度的情况下直接、准确地求解具有任意边界形状的界面对流问题。此法采用PLIC法来重构界面,以保证界面具有二阶空间精度;采用MLER法来对流流体体积,以提高算法的体积守恒性。此外,为了提高算法的计算效率,文中针对非结构化四边形网格提出了一种确定界面截距的解析方法。大应变界面对流数值实验表明:此法具有较高的体积守恒精度和二阶的形状误差收敛率。 相似文献
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An unstructured-grid, finite-volume, nonhydrostatic, parallel coastal ocean simulator 总被引:4,自引:4,他引:4
A finite-volume formulation is presented that solves the three-dimensional, nonhydrostatic Navier–Stokes equations with the Boussinesq approximation on an unstructured, staggered, z-level grid, with the goal of simulating nonhydrostatic processes in the coastal ocean with grid resolutions of tens of meters. In particular, the code has been developed to simulate the nonlinear, nonhydrostatic internal wave field in the littoral ocean. The method is based on the formulation developed by Casulli, in that the free-surface and vertical diffusion are semi-implicit, thereby removing stability limitations associated with the surface gravity wave and vertical diffusion terms. The remaining terms in the momentum equations are discretized explicitly with the second-order Adams–Bashforth method, while the pressure-correction method is employed for the nonhydrostatic pressure in order to achieve overall second-order temporal accuracy. Advection of momentum is accomplished with an Eulerian discretization which conserves momentum in cells that do not contain the free surface, and scalar advection is discretized in a way that ensures consistency with continuity, thereby ensuring local and global mass conservation using a velocity field that conserves volume on a local and global basis. The nonhydrostatic pressure field is solved efficiently using a block-Jacobi preconditioner, and while stability is limited by the internal gravity wave speed and vertical advection of momentum, applications requiring relatively small time steps due to accuracy or stability constraints are run efficiently on parallel computers, since the present formulation is written entirely with the message-passing interface (MPI). The ParMETIS libraries are employed in order to achieve a load-balanced parallel partitioning that minimizes interprocessor communication, and the grid is reordered to optimize per-processor performance by limiting cache misses while accessing arrays in memory. Test cases demonstrate the ability of the code to efficiently and accurately compute the nonhydrostatic lock exchange and internal waves in idealized as well as real domains, and we evaluate the parallel efficiency of the code using up to 32 processors. 相似文献
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289.
Employing the simple iterative technique of adjusting the element positions using computed potentials to locate the free surface can lead to finite elements with large aspect ratios as the free surface drops towards the base of the mesh. In particular, free surface modelling of earth dams with base drains suffer from this problem. The paper suggests a number of steps which can be taken to alleviate mesh distortion problems and improve the numerical stability of the iterative finite element analysis. This leads to a mesh deformation algorithm which adjusts element widths in a simple fashion depending on the free surface height as the iterations proceed. The algorithm is specialized to the sloped earth dam problem, but may find application to other geometries. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
290.
加筋垫层由于具有诸多优点而被广泛应用于反复加卸载作用下公路、铁路路基等工程构筑物中。为研究加卸载作用下加筋垫层结构的变形特征,针对加筋与未加筋垫层2组模型,开展了单次加卸载静力试验。测试并获得了不同荷载作用下垫层竖向变形、筋材应变变化规律,对比分析了加筋与未加筋垫层的变形特征,并从能量角度对加筋垫层工作机制进行了探讨。结果表明:与未加筋情况相比,荷载作用下加筋垫层(加载板处)的沉降变形和残余变形更小。加筋后垫层表面(加载板范围外)的竖向变形及其受影响范围均增大,且在卸载过程中垫层表面竖向变形的水平分布曲线特征由“凹”型变为“凸”型,其加卸载曲线呈“∞”型。格宾网筋材应变沿横向呈现非均匀分布特点,其最大应变小于0.06%,筋材始终处于弹性变形状态。加筋垫层中筋材具有储存、释放及横向传递应变能效应,这使得加筋后垫层具有更好的承载能力与弹性性能,进而可降低循环加卸载作用下垫层的塑性变形或累计变形。 相似文献