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涡轮冷却叶片CFD网格生成

作　者: 刘飞
导　师: 钟易成
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 流体机械及工程
关键词: 冷却叶片 非结构网格 Delaunay三角化 边界恢复 曲面网格 混合网格 面向对象编程
分类号: V232.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 188次
引　用: 3次
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内容摘要


非结构化网格对复杂模型具有较强的适应性,因此被广泛地应用到CFD计算当中。本文采用Delaunay算法,利用面向对象的编程技术开发了一套非结构网格生成软件。该网格生成软件可以进行二维平面、三维曲面、三维实体非结构化网格生成以及半结构化网格生成。并且成功地生成了涡轮冷却叶片非结构化网格。论文详细研究了Delaunay三角剖分的关键问题以及相应的解决方案,包括插点算法、浮点运算误差处理、网格优化技术、边界恢复问题。其中边界恢复问题采用了将一致边界恢复和约束边界恢复相结合的方式,实验证明此种方法能够较好地完成三维网格边界恢复工作,对复杂模型具有一定的适应性。在Delaunay三角剖分算法的基础上,通过引入黎曼度量矩阵完成了曲面非结构网格生成,并给出了黎曼空间下的近似外接圆准则。该方法能够对复杂曲面生成高质量的非结构网格。通过物面映射法生成半结构化网格,并与外层非结构化网格对接形成了混合网格。根据Delaunay方法的自身特点设计了合理的数据存储结构以及几何拓扑体系;运用C++语言开发了实现非结构化网格生成的各功能模块。并且将该网格生成体系与已有的几何造型体系进行了有机的融合,使得对于特定模型能够快速地生成几何模型和计算网格。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
图表清单  8-11
第一章 绪论  11-15
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 网格生成技术概述  12-13
  1.3 本文研究目的及内容  13-15
第二章 Delaunay网格生成关键问题研究  15-31
  2.1 Delaunay三角化基本理论  15-16
  2.2 Delaunay生成算法  16-17
  2.3 曲线离散  17-18
    2.3.1 曲线的单向离散  17-18
    2.3.2 曲线的双向离散  18
  2.4 Bowyer-Watson 插点算法  18-22
    2.4.1 边界点插入算法  18-21
    2.4.2 内部点插入算法  21-22
  2.5 浮点运算误差处理  22-25
    2.5.1 相邻单元树型搜索  23-24
    2.5.2 健壮的B-W插点内核  24-25
  2.6 网格后处理及优化  25-30
    2.6.1 网格质量标准  25-26
    2.6.2 Laplaceian优化  26
    2.6.3 拓扑优化  26-29
    2.6.4 薄元的处理  29-30
  2.7 本章小结  30-31
第三章 Delaunay 网格生成:边界恢复  31-48
  3.1 二维网格生成边界恢复  31-35
  3.2 三维网格边界恢复方法及基本概念  35-36
    3.2.1 三维网格边界恢复方法  35
    3.2.2 基本概念  35-36
  3.3 一致边界恢复  36-43
    3.3.1 边界边恢复  36-39
    3.3.2 边界面恢复  39-43
  3.4 约束边界恢复  43-44
    3.4.1 丢失边界边辅助点移除  43
    3.4.2 丢失边界面辅助点恢复  43-44
  3.5 网格边界恢复方案及算例  44-47
    3.5.1 网格边界恢复方案  44-45
    3.5.2 算例  45-47
  3.6 本章小结  47-48
第四章 曲面三角网格生成  48-55
  4.1 曲面 Delaunay 三角网格生成理论  48-51
    4.1.1 映射法  48-49
    4.1.2 参数曲面及黎曼度量  49
    4.1.3 参数曲面上两点距离  49-50
    4.1.4 黎曼空间下的外接圆判定准则  50-51
  4.2 曲面三角网格算例  51-54
  4.3 本章小结  54-55
第五章 三维粘性网格生成  55-58
  5.1 物面映射法  55-56
  5.2 层推进法  56-57
  5.3 本章小结  57-58
第六章 软件开发  58-63
  6.1 软件架构  58-59
  6.2 功能模块设计  59-61
    6.2.1 网格标准定义模块  59
    6.2.2 网格基础单元模块  59-60
    6.2.3 网格几何表述模块  60
    6.2.4 网格生成算法模块  60-61
  6.3 数据存储结构  61-62
  6.4 本章小结  62-63
第七章 网格生成在涡轮冷却叶片上的应用  63-71
  7.1 二维涡轮冷却叶片网格生成  63-68
    7.1.1 内部冷却方案  63-66
    7.1.2 外部冷却方案  66-68
  7.2 三维涡轮叶片网格生成  68
  7.3 本章小结  68-71
第八章 总结  71-72
参考文献  72-75
致谢  75-76
在学期间的研究成果及发表的学术论文  76

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空发动机（推进系统） > 发动机零部件 > 叶片
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