自适应笛卡尔网格的平衡排序隐式LU-SGS算法

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作者 罗灿炎 毕林 +3 位作者 高鹤 陈科锦 袁先旭 唐志共 《计算力学学报》 北大核心 2025年第6期1065-1072,共8页

自适应笛卡尔网格通常采用叉树数据结构,其在网格拓扑、邻居关系以及数据访问上有别于传统的结构/非结构网格。因此,原有的LU-SGS隐式算法需要在自适应笛卡尔网格中进行扩展。本文发展了一种自适应笛卡尔网格框架下的LU-SGS算法,通过采... 自适应笛卡尔网格通常采用叉树数据结构,其在网格拓扑、邻居关系以及数据访问上有别于传统的结构/非结构网格。因此,原有的LU-SGS隐式算法需要在自适应笛卡尔网格中进行扩展。本文发展了一种自适应笛卡尔网格框架下的LU-SGS算法,通过采用递归Z曲线方式对计算网格进行重排序,实现网格的平衡编号。针对悬挂网格附近邻居关系复杂的情况,采用分类选取合适的插值方式来获取邻居信息。典型算例测试结果表明,对于定常问题,推进收敛效率较改进前提升了一个量级。三维无粘算例气动力快速评估中,残差下降了10个数量级,气动力系数在370步时达到收敛,较Runge-Kutta格式的1280步和Euler格式的4070步提升显著。 展开更多

关键词 自适应笛卡尔网格 lu-SGS算法 隐式重排序

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高超声速流动计算中LU-SGS隐式算法的应用 被引量：4

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作者 曹文斌 李桦 丁国昊 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期18-23,共6页

在高超声速条件下,对原始LU-SGS格式及其改进方法的收敛速度做了深入的比较分析,目的是进一步更好地将LU-SGS算法用于工程上复杂外形的计算模拟中。二维圆柱,三维钝锥及空天飞机算例的结果表明:对于高超声速粘性流动的计算,粘性项应进... 在高超声速条件下,对原始LU-SGS格式及其改进方法的收敛速度做了深入的比较分析,目的是进一步更好地将LU-SGS算法用于工程上复杂外形的计算模拟中。二维圆柱,三维钝锥及空天飞机算例的结果表明:对于高超声速粘性流动的计算,粘性项应进行隐式处理;BLU-SGS方法给出的内迭代方式的收敛性优于DP-LUR方法所给出的内迭代方式;LU-SGS算法中雅克比系数矩阵的计算方式对计算量及收敛性影响较大,若采用精确的矩阵形式,则在流动无分离情况下能取得快速收敛的效果,而在含有流动分离的情况,因受稳定性的影响,精确的矩阵形式的收敛表现不及对角近似形式。 展开更多

关键词 lu-SGS隐式算法 收敛性 高超声速 计算流体力学

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旋转坐标系下分区计算的LU隐式方法 被引量：2

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作者 肖中云 刘刚 +1 位作者 牟斌 江雄 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期72-83,共12页

将隐式时间迭代方法应用于并行计算是CFD研究中的热点问题,研究发现LU-SGS格式在旋转坐标系下对分区边界比较敏感,对旋翼悬停状态进行分区并行计算时碰到了计算发散的问题。针对此问题,对基于LU分解的3种隐式时间迭代格式(LU-SGS、DP-LU... 将隐式时间迭代方法应用于并行计算是CFD研究中的热点问题,研究发现LU-SGS格式在旋转坐标系下对分区边界比较敏感,对旋翼悬停状态进行分区并行计算时碰到了计算发散的问题。针对此问题,对基于LU分解的3种隐式时间迭代格式(LU-SGS、DP-LUR和HLU-SGS)进行了对比研究,设计了静止流场下的旋转网格算例对计算方法进行测试。结果表明,LU-SGS格式在网格边界采用简化处理方法,当边界的逆变速度增大时会引起数值误差放大,误差的不断积累导致计算发散。DP-LUR和HLU-SGS格式通过在边界单元采用雅克比迭代算法,能有效消除分区边界影响,使计算格式在大CFL数条件下保持稳定,其中HLU-SGS继承了LU-SGS迭代效率高的特点。在此基础上,采用并行化的LU隐式方法对Caradonna-Tung旋翼进行了并行计算,针对两套稀密程度不同的背景网格,在产生复杂分区边界的计算网格条件下,均获得了气动力和旋翼尾迹都充分收敛的流场。通过计算,分析了背景网格密度对预测气动力性能和捕捉尾迹流场的影响,计算结果与试验值吻合良好,验证了当前隐式计算方法适用于旋转坐标系并行计算,适合于推广至其他大规模并行分区的流场计算。 展开更多

关键词 隐式方法 lu分解 并行计算 分区计算 旋翼

原文传递

全隐LU-SGS算法在高超声速热化学非平衡流刚性问题中的应用 被引量：3

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作者 蒋浩 柳军 +2 位作者 王君媛 黄伟 杜洋 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期1-8,共8页

在高超声速热化学非平衡流动计算中,当地气体能量松弛时间、化学反应特征时间与流动时间推进步长量级差异过大会带来严重数值刚性问题,且在高雷诺数条件下,壁面、拐角等强干扰区网格加密使得该问题加剧,导致初始最大CFL数极小,收敛速度... 在高超声速热化学非平衡流动计算中,当地气体能量松弛时间、化学反应特征时间与流动时间推进步长量级差异过大会带来严重数值刚性问题,且在高雷诺数条件下,壁面、拐角等强干扰区网格加密使得该问题加剧,导致初始最大CFL数极小,收敛速度缓慢。原始LU-SGS算法仅考虑化学反应源项和对流项的隐式处理,通过推导黏性项Jacobian矩阵谱半径并采用对角近似处理,发展了热化学非平衡FLU-SGS和BLU-SGS两种全隐LU-SGS算法;针对高焓二维圆柱和轴对称返回舱算例,对比改进前后三种算法的收敛特性。结果表明,FLU-SGS及BLU-SGS算法能够快速建立强黏性干扰和大分离流场、解决热化学非平衡复杂流计算中的刚性问题,实现初始最大CFL数3至5个量级的提升,加速收敛效果明显。 展开更多

关键词 高超声速 热化学非平衡 数值刚性 全隐lu-SGS算法 收敛性

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时变电磁场计算的隐式DTS-FVTD方法

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作者 许勇 丁明松 +2 位作者 江涛 李鹏 傅杨奥骁 《电波科学学报》 北大核心 2025年第2期294-300,共7页

为保持时间精度和提高计算效率,将双时间步(dual time-stepping,DTS)方法和隐式上下对称高斯-赛德尔迭代(lower-upper symmetric Gauss-Seidel,LU-SGS)算法引入到时域有限体积(finite-volume time-domain,FVTD)法电磁解算器中,提出一种... 为保持时间精度和提高计算效率,将双时间步(dual time-stepping,DTS)方法和隐式上下对称高斯-赛德尔迭代(lower-upper symmetric Gauss-Seidel,LU-SGS)算法引入到时域有限体积(finite-volume time-domain,FVTD)法电磁解算器中,提出一种时变电磁场计算的隐式DTS-FVTD方法。DTS法具有2阶时间精度,无条件稳定格式使物理时间步可取任意值,其取值仅须考虑时间精度要求,而定常虚拟时间导数趋于零,虚拟时间步长满足稳定性要求,由此放松了通常显式方法和网格对物理时间步长的限制。全隐格式的前后向LU-SGS算法采用大库朗数计算,并取消矩阵求逆运算从而减少了计算量和存储占用。典型二维、三维和复杂外形目标电磁散射计算结果表明,通过对物理时间步长、最大子迭代步数、子迭代收敛判据的合理选取,隐式DTS-FVTD方法能保证数值模拟精度并提升计算效率。 展开更多

关键词 双时间步(DTS)方法 隐式上下对称高斯-赛德尔迭代(lu-SGS) 时域有限体积(FVTD)法 雷达散射截面(RCS)

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基于二维非结构网格的GMRES隐式算法 被引量：5

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作者 李春娜 叶正寅 王刚 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期630-635,共6页

将广义极小残差GMRES(Generalized Minimum RESidual)隐式算法应用到二维非结构网格上,并结合LU-SGS(Lower Upper-Symmetric Gauss-Seidel)方法对所求解方程组的残值向量进行预处理,发展了一套高效、可靠的二维Euler方程的求解器。NACA0... 将广义极小残差GMRES(Generalized Minimum RESidual)隐式算法应用到二维非结构网格上,并结合LU-SGS(Lower Upper-Symmetric Gauss-Seidel)方法对所求解方程组的残值向量进行预处理,发展了一套高效、可靠的二维Euler方程的求解器。NACA0012翼型和某四段翼型的2个算例,表明该隐式算法的计算效率要比传统的四步Runge-Kutta显式算法高出几十倍,与LU-SGS隐式算法的效率相比,该算法的效率高出近1个量级。应用了重启型的GMRES算法,并对2种构造系数Jacobian矩阵的方法进行了比较。 展开更多

关键词 广义极小残差隐式算法 非结构网格 lu—SGS算法 重启型的GMRES算法

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基于GPU的机电暂态仿真细粒度并行算法 被引量：14

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作者 张宁宇 高山 赵欣 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2012年第9期54-60,共7页

提出一种基于图形处理器(GPU)并采用隐形梯度法的机电暂态仿真细粒度并行算法。该算法将整个系统分为发电机节点系统和非发电机节点系统,对发电机节点系统求解时,先将在网络中直接相连的发电机节点合并成一个子系统,然后在GPU中给每个... 提出一种基于图形处理器(GPU)并采用隐形梯度法的机电暂态仿真细粒度并行算法。该算法将整个系统分为发电机节点系统和非发电机节点系统,对发电机节点系统求解时,先将在网络中直接相连的发电机节点合并成一个子系统,然后在GPU中给每个子系统分配相应线程块进行并行求解,其中采用了LU并行分解来求解线性方程组。求解完成后,利用从发电机节点系统传递来的LU分解信息,再对非发电机节点系统使用GPU进行求解。通过对不同规模的算例进行分析表明:所提出的GPU并行算法的计算结果与CPU串行算法和BPA软件的计算结果大致相同,且随着系统规模的增加,GPU并行算法的加速效果更为明显。 展开更多

关键词 机电暂态仿真 图形处理器 隐式梯度法 lu分解 并行算法

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求解线性约束最优化问题的有效集算法 被引量：3

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作者 高旅端 陈志 李苏祥 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期283-288,共6页

为了保持投影梯度求解法的线性约束系数矩阵的稀疏性,且不降低算法的效率。在确定可行点处的可行方向时,使用了矩阵的隐式LU分解技术,构造有效约束的零空间．本文提出了求解线性约束最优化问题的有效集算法,对于线性约束系数矩阵是稀疏... 为了保持投影梯度求解法的线性约束系数矩阵的稀疏性,且不降低算法的效率。在确定可行点处的可行方向时,使用了矩阵的隐式LU分解技术,构造有效约束的零空间．本文提出了求解线性约束最优化问题的有效集算法,对于线性约束系数矩阵是稀疏矩阵时,能较好地保持稀疏性,提高了算法的效率．与数值试验的结果吻合． 展开更多

关键词 算法 矩阵代数 非线性规划 隐式lu分解 稀疏矩阵

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三维Euler方程的隐式间断有限元算法 被引量：1

9

作者 段治健 张童 +1 位作者 秦梦梅 马欣荣 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2019年第6期1665-1667,1672,共4页

为了求解三维欧拉方程,对隐式时间离散格式间断有限元方法进行了研究。根据间断Galerkin有限元方法思想,构造内迭代SOR-LU-SGS隐式时间离散格式,结合当地时间步长技术、多重网格方法,实现了三维流场的计算。数值计算了ONERAM6机翼、大... 为了求解三维欧拉方程,对隐式时间离散格式间断有限元方法进行了研究。根据间断Galerkin有限元方法思想,构造内迭代SOR-LU-SGS隐式时间离散格式,结合当地时间步长技术、多重网格方法,实现了三维流场的计算。数值计算了ONERAM6机翼、大攻角尖前缘三角翼以及DLR-F4翼身组合体的亚声速绕流问题。结果表明,加入SOR内迭代步的LU-SGS隐式算法具有较大的优势,相较于GMRES算法所占用的内存少且收敛速度相当,是LU-SGS算法的三倍以上。针对三维算例,具有较好的稳定性和较高的收敛速度,能够给出准确的流场信息。与原方法相比,SOR-LU-SGS方法无论是在迭代步数上还是在CPU时间上,效率均有明显提高,适合于三维复杂流场计算。 展开更多

关键词 EULER方程 隐式时间离散算法 lu-SGS格式 GMRES格式

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隐式无网格算法及其应用研究 被引量：16

10

作者 陈红全 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2002年第2期133-140,共8页

本文的主要目的在于研究求解Euler方程的隐式无网格算法 ,并应用于复杂的流场计算。采用无网格算法 ,计算区域用点云离散代替通常的网格划分 ;计算点上的空间导数 ,用当地点云上引入的二次极小曲面逼近。求解的Euler方程用隐式时间后差... 本文的主要目的在于研究求解Euler方程的隐式无网格算法 ,并应用于复杂的流场计算。采用无网格算法 ,计算区域用点云离散代替通常的网格划分 ;计算点上的空间导数 ,用当地点云上引入的二次极小曲面逼近。求解的Euler方程用隐式时间后差离散 ,结合用Roe的近似Riemann解确定通量 ,并用LU SGS算法分步计算 。 展开更多

关键词 隐式无网格算法 点云 EULER方程 lu-SGS算法 流场计算 翼型模拟

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用空间推进算法模拟高超声速进气道流场 被引量：3

11

作者 陈兵 徐旭 蔡国飙 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期1319-1323,共5页

在有限体积法框架下，采用空间推进算法SSPNS（Single-Sweep Parabolized Navier-Stokes Algorithm）求解抛物化NS方程（即PNS方程），在流向采用LU—SGS隐式积分，而横向无粘和粘性通量则分别采用AUSM系列格式和中心格式计算。用该方法... 在有限体积法框架下，采用空间推进算法SSPNS（Single-Sweep Parabolized Navier-Stokes Algorithm）求解抛物化NS方程（即PNS方程），在流向采用LU—SGS隐式积分，而横向无粘和粘性通量则分别采用AUSM系列格式和中心格式计算。用该方法对1个二维高超声速进气道和2个三维高超声速进气道流场进行了数值模拟，得到的流场波系结构、壁面压力及传热系数分布与文献中相关数值解和实验数据基本一致，表明SSPNS法能够准确地模拟超燃冲发动机进气道内的高超声速流动。对比研究表明，SSPNS法与求解FNS（Full Navier＼lStokes Equations）方程的传统时间迭代法相比，二者计算精度相当，而SSPNS计算速度快1～2个量级，存储量至少低1个量级。本文的研究为CFD在超燃冲压发动机部件及一体化优化设计中的集成，以及大型高超声速工程流动的高效计算，打下了良好的基础。 展开更多

关键词 抛物化NS方程 空间推进算法 高超声速进气道 lu—SGS隐式积分 AUSM系列格式

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一种求解抛物化Navier-Stokes方程的空间推进算法 被引量：4

12

作者 陈兵 徐旭 蔡国飙 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期162-170,共9页

讨论了抛物化NS方程(parabolized Navier-Stokes equations,PNS)的数学性质,对比分析多种处理流向压力梯度的方法的优缺点.以此为基础,成功地将LU-SGS隐式时间积分方法推广到PNS方程的流向空间积分上,发展了基于PNS方程的有限体积单次... 讨论了抛物化NS方程(parabolized Navier-Stokes equations,PNS)的数学性质,对比分析多种处理流向压力梯度的方法的优缺点.以此为基础,成功地将LU-SGS隐式时间积分方法推广到PNS方程的流向空间积分上,发展了基于PNS方程的有限体积单次扫描空间推进算法(single-sweep parabolized Navier-Stokes algorithm,SSPNS).在该算法中,横向无黏数值通量和黏性通量分别采用混合型迎风格式和中心格式求解.用SSPNS算法计算了4个典型流场,包括超声速平板流、15°楔板压缩高超声速流、带攻角的高超声速锥形流和侧压式高超声速进气道流动.SSPNS计算结果与NASA UPS程序数值结果、文献提供的实验数据及理论分析结果符合得很好.对比研究表明,SSPNS法与传统时间迭代法相比,二者计算精度相当,而SSPNS计算速度快1～2个量级,存储量至少低1个量级. 展开更多

关键词 抛物化NS方程 空间推进算法 lu—SGS隐式积分方法 混合型迎风格式 超声速/高超声速流动

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单纯形方法中的ABS分解算法(英文) 被引量：1

13

作者 陈小柱 张立卫 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 1997年第4期353-362,共10页

本文给出 Luenberger(1973),Forrest 和 Tomlin(1972)提出的分解单纯形法的 ABS 表达形式.由 Huang 算法实现 QR 分解单纯形法.还用 ABS 算法构造出当基发生变化时 Givens 变换的校正公式.

关键词 线性规划 单纯形 法隐式 lu 算法 隐式 LX 算法 lu分解 QR 分解 Givens 变换 ABS 方法

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线性等式约束优化问题的一个信赖域方法

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作者 张立卫 唐焕文 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 1994年第3期263-267,共5页

将ＡＢＳ算法用于求解线性等式约束的优化问题。给出一个信赖域算法；该算法中用隐式ＬＵ分解算法修正Ｈｅｓｓｅ矩阵，用对称的ＡｂＳ算法求解子问题。证明了由算法生成的序列的任意聚点满足线性等式约束优化问题最优解的必要条件。

关键词 非线性规划 约束问题 最优化算法

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