面向大规模可动边界流场计算的并行非结构网格生成软件研制

缺乏能快速生成大规模计算网格并保障网格质量的软件工具是阻碍大规模空气动力学计算顺利开展的主要技术瓶颈之一，并行网格生成是突破这一瓶颈的主要技术途径，也是网格生成研究的前沿问题。本项目旨在两类具体的可动边界流场计算问题（飞行器级间分离和高速列车会车）的应用需求牵引下，通过深入研究并行曲面网格生成、并行实体网格生成和并行动网格生成中的关键科学问题，获得一套能适应复杂外形，全自动，能保障网格质量，且能满足涉及5000万以上体单元的大规模空气动力学数值模拟需要的并行非结构网格生成软件。其立项意义可归纳为：（1）促使项目组在并行网格生成这一多学科交叉研究领域形成若干高质量、原创性的研究成果；（2）鉴于当前版本的大型商业计算软件也不能提供成熟有效的并行网格生成工具，如本项目按预期开展，其形成的研究成果将有力增强项目组已有自主知识产权计算力学软件系统的差异化竞争能力（人无我有，人有我强）。

面向大规模数值模拟对全过程并行网格生成方法和软件的迫切需求，聚焦问题并行类并行网格生成方法研究。提出了基于表面网格递归分解的区域分解技术，以及基于网格简化和图分解算法的区域分解技术，解决了复杂外形曲面网格生成、体网格生成和体网格优化的区域分解难题，实现了一个包含并行曲面网格生成、并行体网格生成和并行体网格优化在内的并行前处理流程，可利用256个CPU核，在7分钟完成包含10亿四面体单元的并行网格生成全过程。通过和并行CFD求解器的有效集成，实现了全过程并行CFD计算（“并行网格生成+并行CFD求解”）。此外，利用基于网格简化和图分解算法的区域分解技术，开发了并行网格局部重构算法，实现了重构区域辨识、填充和流场重建等网格局部重构步骤的高效并行，解决了大规模多体分离计算的串行网格局部重构瓶颈问题。进而结合基于ALE方法的并行流体力学计算算法，开发了一套基于非结构动网格的可动边界非定常流动计算软件。待出版专著1部（科学出版社），发表论文近20篇，其中SCI/EI收录期刊论文11篇。在2014年度美国Sandia国家实验室组织的“国际网格生成圆桌会议"网格生成竞赛中，基于本项目研究成果的网格生成方案被评为最佳方案。利用某国家重大科技专项工程支持，已成功将部分软件成果推广应用于某空天飞行器的保护罩分离以及级间分离方案的验证。