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数值模拟应用中科学数据的组织与管理

1层次化数值模拟数据模型大规模科学计算是对连续变化的科学现象进行离散抽样的数值模拟,所以离散点选取的疏密程度将影响模拟的精度.复杂现象需要精细模拟,所以选取的离散点数十分巨大,这使得计算过程除需花费大量的计算机处理能力外,还必然要产生大规模的数值模拟数据.庞大的结果数据不仅给数据存储带来了压力,也给数据可视化带来了挑战———当数据规模增大时,数据的读入和处理都因为数据庞大而难于实现交互.因此,数值模拟应用中大规模科学数据的组织与管理已经成为影响科学计算性能的一个重要的瓶颈问题.1.1数值模拟数据的基本特征仿真物理现象的数值模拟数据是由数值计算程序通过一系列时间步产生、对连续空间数据离散采样、带有网格结构的科学数据[1].因此,它具有四个基本特征:几何特性、拓扑结构、物理属性和时变性.a.几何特性:连续空间的离散采样点对应着网格的结点(或称顶点),几何数据给出网格结点的坐标,用来确定网格在计算空间中的位置.b.拓扑结构:网格拓扑数...  (本文共3页) 阅读全文>>

《科学中国人》2017年03期
科学中国人

中型感应电机温升的数值模拟计算

1引言电机温升是检验电机质量的重要指标,随着单机功率不断提高,发热和冷却问题现已成为制约大型空冷电动机进一步发展的主要问题之一,合理的通风设计和准确的温度预估已成为大型电机设计重要工作内容之一,这就对电机通风计算和温升计算提出了很高要求。目前,我国大多数电机厂在电机的设计过程中,基本上是采用传统的经验公式法估计电机的绕组温升。因为是估算,所以误差较大,多在10-20K。但是现代电机工业,要求设计计算的精细化、准确化,因此,传统的估算已远远不能满足需要。计算流体力学(Computational Fluid Dynamics)简称CFD,近年来发展的很快,已经可以比较准确的模拟各种流体运动、传热、污染物运移和燃烧等问题。现代电机设计完全可以运用CFD方法,同样可以缩短研发设计周期,降低研发设计成本。本文一台中型电动机为例,使用CFD商业软件Fluent,建立电机内部流体场、温度场的数学及物理模型,划分计算机确件所能承受的足够数量的网...  (本文共1页) 阅读全文>>

《特种铸造及有色合金》1988年01期
特种铸造及有色合金

铸件凝固温度场数值模拟中动态边界条件的探讨

铸件温度场数值模拟发展到今天巳有五十年历史了。但常常因计算精度不足而未广泛应用于生产实际。目前,温度场的计算方法很多,其数学模型的基础都是热传导偏微分方程。根据对热传导偏微分方程求解区域的不同,可把它们分为两大类。一类是求解区域包括铸件、铸型、有的还包括砂箱,另一类是求解区域只包括铸件。在前一类算法中,计算精度不足的主要原因是缺少铸型精确的热物性参数和对铸件与铸型界llIj的热阻考虑不适所致。而且此类算法还把大量机时和I~存耗费于铸型的温度场计算上,与后一类算法相比是很不经济的。后一类算I去虽有节省机时和内存的优点,但因人仃J难以扶得应用它所需要的边界条件,而未能广泛应JH。此种边界条件的研究正是从事计算机数值模拟的铸造工作者所研究的重要课题之一。本文提出了适于后一类算法的两种边界条件,第一种是界面传热膜系数法简称IFCHT法;第二种是界面热流密度法,简称IHF法。它们将砂型、金属与砂型界面的影响均包括在内。用此法计算了内蒙包头...  (本文共5页) 阅读全文>>

《爆炸与冲击》1989年03期
爆炸与冲击

膛口流场的数值模拟

1.引言 关于火J饱与其它管形发射武器的膛口气体动力学研究已经有了很大的发展,它主要围绕膛口流场中各种物理现象,作机理性的实验、理论分析和射流与冲击波参数分布的解析、数值计算,开展对膛口流场研究的意义在于:首先,可以为膛口装置提供可靠的理论根据;其次,由于膛口流场对弹丸的飞行产生初始扰动,直接影响到射击精度;另外.为减小炮口焰、烟.冲击波和噪音对人员和装备的危害提供理论基础。 sc h m idt和他的BRL的同事对膛口的气流现象进行一了广泛的研究”·2’,得出了膛口气流基本性质、射流与冲击波形成与发展机理的系统描述。E rdos‘3’使用准定常射流理论计算了沿对称轴膛口气流的性质。近年来,也有一些数值方法用来模拟膛口流场“‘。 本文采用通量修正输运(FCT)的差分格式(FI ox一CorrectedTronsPl’t)‘几一’‘,‘对膛口流场进行数值模拟,试图改善对膛口气流和冲击波理论的定性和定量分析。 2.数学模型 1.基本...  (本文共7页) 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

水动力数值模拟系统(Hydroinfo)开发及应用研究

在研究自然界水流运动规律以及海洋、河流开发利用的相关问题时,数值模拟计算具有费用低廉、周期短、效率高以及计算参数方便修改设定等优点,在工程实际中应用越来越广泛。建模、数值计算方法以及流场分析是数学模型方法进行水动力研究的重要手段。本文对水动力数值模拟过程中所涉及的建模方法、数值模拟方法、流场可视化等问题进行了详细的剖析,提出并实现了全面的水动力数值模拟解决方案,弥补了国内的水动力数值模拟系统集成性差,界面不够友好,可视化程度不高等方面的不足。本文的主要研究成果概况如下:(1)实现了高效、可靠的水动力数值模拟自动化建模算法。通过DXF文件作为媒介与AutoCAD进行数据交换,用以读取计算域数据。河网流域类模型采用间隔函数法进行网格划分,使网格划分相对均匀,设计了智能化的剖面插值算法方便剖面数据准确输入。平面二维、自由表面三维等类型模型采用Bowyer-Watson逐点插入算法的Delaunay网格划分方法进行平面网格划分,使网格划...  (本文共181页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

无单元法及其在阴极保护数值模拟中的应用研究

阴极保护在海洋工程结构物防腐方面起着至关重要的作用,随着计算机硬件和数值模拟技术的迅猛发展,数值模拟在阴极保护设计和状态评估中的应用日趋增加。阴极保护问题的控制方程为Laplace方程,目前主要使用边界元法(Boundary Element Method,BEM)进行求解,然而,近年来海洋结构物的尺寸和规模越来越大,使用边界元法模拟计算大规模模型,需要消耗大量内存且非常耗时。无单元法经过几十年的发展,理论上已经比较成熟,已经成功应用于流体力学、热力学和弹性力学等诸多物理问题,并取得了较好的应用效果。大多数无单元法的计算精度高于有限元和BEM等常规方法,可以使用较少的节点获得较高的计算精度。边界点法(Boundary Node Method,BNM)和边界面法(Boundary Face Method,BFM)是边界型无单元法,理论框架与BEM相同,都基于边界积分方程(Boundary Integral Equation,BIE)...  (本文共177页) 本文目录 | 阅读全文>>