网格技术是CFD(Computational Fluid Dynamics)领域中的关键技术。随着CFD涉及问题的复杂化,网格技术在两个方向上逐步发展:一方面针对不断复杂的外形处理需求改进网格方法,从而能够模拟复杂飞行器及其各个气动部件的细节;另一方面发展适应扑翼、多体分离等变几何外形问题的网格方法,使得CFD的工程应用领域不断拓宽。这其中,重叠网格方法是一个较有活力的研究方向。当然,重叠网格方法在目前的实际应用中也存在一定的困难和不足:在复杂外形的流场计算问题中,重叠网格以其空间耦合小,适应复杂外形能力强而拥有明显的优势,然而却有确定重叠边界的”挖洞”过程以及确定重叠边界插值关系的”洞点映射”过程等一系列预网格处理问题没能很好解决。多年来,重叠网格的应用基本上是根据一套繁琐的处理方法,针对具体外形编写具体程序的处理过程来实现,成为长期以来制约重叠网格应用的瓶颈。同时在计算外形随时变化的动网格问题中,重叠网格的预处理效率是一个关键。传统重叠边界的插值信息处理效率低下,而考虑到动网格问题一般均是耗时巨大的非定常问题,每一时间步都需要重新处理重叠边界插值信息,效率几乎是第一要素,原来几十分钟一次的处理时间使得重叠网格无法在这类问题中真正得到实际的应用。本文的研究工作便是针对重叠网格应用中的这些问题展开。对于重叠网格对复杂外形适应能力问题,本文借用拓扑学中关于几何外形拓扑关系的新思路,即射线判别法,发展出”重叠网格交点判别法”并编写相应软件,实现了与几何外形无关、无须人工干预的通用、自动化重叠网格预处理。对于重叠网格在动网格应用中的计算效率问题,本文通过进一步研究插值信息的高速查询方法,提出不同于传统算法思路,以现代计算机大内存为基础,用计算机物理内存空间换计算时间的”Mosaic”方法以及应用基于二叉树数据结构的ADT(Alternating Digital Tree)方法两类方法,成功的将原处理时间提高了两个数量级——即将网格规模在百万量级的重叠网格预处理时间从传统方法的耗时30～60分钟提高到几十秒钟,从而成功解决了这一问题。通过本文的研究,使我们应用重叠网格处理复杂外形的能力得到显著提升并使我们基于结构网格做的许多研究工作,如各种差分格式以及各种湍流模型的比较研究、大攻角问题等专项研究平滑地过渡到基于重叠网格的动网格应用领域来,较大地拓展了我们的研究应用领域。