JIGSAW-GEO (1.0)：用于球面通用环流模拟的局部正交交错非结构化网格生成
大气与海洋物理
2017-06-08 v4 计算几何
计算物理
流体动力学
摘要
本文描述了一种生成非均匀、局部正交交错非结构化球面网格的算法。该技术旨在生成适用于球面通用环流模拟的高质量交错 Voronoi/Delaunay 网格，包括大气模拟、海洋建模和数值天气预报等应用。利用最近开发的 Frontal-Delaunay 细化技术，引入了一种构建高质量非结构化球面 Delaunay 三角剖分的方法。作为交错对偶，计算了由相关联的 Voronoi 图导出的局部正交多边形网格。结果表明，使用 Frontal-Delaunay 细化技术能够生成非常高质量的非结构化三角剖分，满足单元尺寸和形状的先验界限。通过应用爬山型优化技术，网格质量得到进一步提高。总体而言，该算法被证明能够生成具有极高单元质量和平滑过渡特性的网格，同时计算开销相对较低。本文展示了适用于高分辨率、多尺度通用环流模拟的一系列均匀和非均匀球面网格。这些网格被证明满足与当代非结构化 C-grid 型有限体积模型相关的几何约束，包括跨尺度预测模型 (MPAS-O)。详细讨论了使用用户自定义网格间距函数来生成用于多分辨率研究的平滑过渡非均匀网格。
引用
@article{arxiv.1611.08996,
title = {JIGSAW-GEO (1.0): locally orthogonal staggered unstructured grid generation for general circulation modelling on the sphere},
author = {Darren Engwirda},
journal= {arXiv preprint arXiv:1611.08996},
year = {2017}
}
备注
Final revisions, as per: Engwirda, D.: JIGSAW-GEO (1.0): locally orthogonal staggered unstructured grid generation for general circulation modelling on the sphere, Geosci. Model Dev., 10, 2117-2140, https://doi.org/10.5194/gmd-10-2117-2017, 2017