网格变形与重叠相结合的运动边界问题数值模拟方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11672324
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0910.计算流体力学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Overlap mesh as well as deforming mesh are the two main methods dealing with moving boundary problems. On the one hand, overlap mesh is good at dealing with multi-body moving problems, however, it can not handle morphing boundary. On the other hand, deforming mesh method, which can solve morphing boundary problems perfectly, would meet great difficult when handling severe multi-body relative moving problems. Although the local re-mesh step can be used to enhance the ability of deforming mesh, the procedure used to be very complex and the effect are not always satisfying. Therefore, the combination of the overlap mesh and deforming mesh should be more beneficial. In this project the coupled scheme of the overlap mesh and deforming mesh is taken into account, the main research fields contains: First, the robust and effective deforming mesh method. Second, conservative interpolation method in overlap region. Third, coupled strategy of the overlap mesh and deforming mesh. Fourth, unsteady flow solver based on the coupled moving mesh. This coupled method can deal with issues with both morphing and large relative moving, which would be more adaptive compared with the traditional overlap mesh as well as deforming mesh.
变形网格技术和重叠网格技术是处理运动边界问题常见的两种方法。重叠网格技术在处理多体相对运动问题时具有突出的优势,但是无法处理柔性变形问题;网格变形技术则能够处理中等柔性变形问题,通过结合局部网格重构,也可以应用于大变形、大位移、相对运动问题,但是局部网格重构操作过程繁琐,对于相对运动比较剧烈的问题计算效率、精度受影响较大。因此,将网格重叠、网格变形相结合是一个较好的动网格策略。本项目拟开展网格变形\重叠相结合的动态混合网格技术及非定常数值计算方法研究,内容包括鲁棒、高效的网格变形技术研究,重叠网格守恒插值技术研究,网格变形\重叠耦合方法研究,与该耦合动网格策略相适应的非定常数值计算方法研究等。该耦合方法能够适用于既存在柔性变形、又存在剧烈相对运动的复杂工程问题的数值研究,和单纯的重叠网格或者变形网格技术相比,其具有更优越的应用前景。

结项摘要

变形网格技术和重叠网格技术是处理运动边界问题常见的两种方法。重叠网格技术在处理多体相对运动问题时具有突出的优势,但是无法处理柔性变形问题;网格变形技术则能够处理中等柔性变形问题,通过结合局部网格重构,也可以应用于大变形、大位移、相对运动问题,但是局部网格重构操作过程繁琐,对于相对运动比较剧烈的问题计算效率、精度受影响较大。因此,将网格重叠、网格变形相结合是一个较好的动网格策略。.本项目在自然基金项目的支持下,开展了网格变形与重叠相结合的动态混合网格技术及非定常数值计算方法研究,发展了并行化的非结构重叠网格隐式装配技术、并行化的网格变形技术,并在统一的框架下实现了网格重叠与变形的结合。该耦合方法能够适用于既存在柔性变形、又存在剧烈相对运动的复杂工程问题的数值研究,和单纯的重叠网格或者变形网格技术相比,其具有更优越的应用前景。此外,该技术具有良好的并行加速比,针对多体嵌套问题的测试表明,其并行效率与美国的PUNDIT软件相当。基于该技术,进一步发展了考虑动态重叠网格的多学科紧耦合数值模拟方法,形成了气动/运动/控制一体化数值模拟能力,并在生物外流流体力学研究、多体分离、数值虚拟飞行等方面得到了有效应用。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(1)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
A CFD-based numerical virtual flight simulator and its application in control law design of a maneuverable missile model
基于CFD的数值虚拟飞行模拟器及其在机动导弹模型控制律设计中的应用
  • DOI:
    10.1016/j.cja.2019.07.001
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    Chinese Journal of Aeronautics
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Laiping ZHANG;Xinghua CHANG;Rong MA;Zhong ZHAO;Nianhua WANG
  • 通讯作者:
    Nianhua WANG
Numerical Virtual Flight Simulation of Quasi-Cobra Maneuver of a Fighter Aircraft
战斗机准眼镜蛇机动的数值虚拟飞行仿真
  • DOI:
    10.2514/1.c035687
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
    Journal of Aircraft
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Nianhua Wang;Rong Ma;Xinghua Chang;Laiping Zhang
  • 通讯作者:
    Laiping Zhang
A numerical simulation method for bionic fish self-propelled swimming under control based on deep reinforcement learning
基于深度强化学习的受控仿生鱼自航游动数值模拟方法
  • DOI:
    10.1177/0954406220915216
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers - Part C
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yan L;Chang XH;Tian RY;Wang NH;Zhang LP;Liu W
  • 通讯作者:
    Liu W
并行化非结构重叠网格隐式装配技术
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    航空学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    常兴华;马戎;张来平
  • 通讯作者:
    张来平
S1223翼型俯仰-沉浮运动的非定常气动特性分析
  • DOI:
    10.7638/kqdlxxb-2015.0183
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    空气动力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    常兴华;马戎;张来平;赫新
  • 通讯作者:
    赫新

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其他文献

基于计算流体力学的_虚拟飞行_技术及初步应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    常兴华;马戎;张来平;赫新
  • 通讯作者:
    赫新
S1223 翼型俯仰-沉浮运动的力学特性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    空气动力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    常兴华;张来平;赫新
  • 通讯作者:
    赫新
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    力学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张来平;马戎;常兴华;赵钟;赫新
  • 通讯作者:
    赫新
复杂外形静动态混合网格生成技术研究新进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    气体物理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张来平;常兴华;赵钟;张扬;赫新
  • 通讯作者:
    赫新
鱼类钻石状群游流动干扰及其减阻机理的数值研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    空气动力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张来平;段旭鹏;常兴华;张涵信
  • 通讯作者:
    张涵信

其他文献

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常兴华的其他基金

鸟类扑翼飞行流动控制机理的数值研究
  • 批准号:
    11202227
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    28.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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