在工程技术领域与自然界都存在着大量的含有运动边界的问题,如流固耦合、多体分离、金属成形以及鱼、鸟的游动、飞行等。这些问题的共同特点是固体结构与流体发生较强的相互作用,从而引发高度非定常、非线性的流动现象。掌握这种含有运动边界的复杂的非定常流场的流动规律对于工业装备设计部门而言至关重要。这类问题的数值模拟的一个关键技术就是如何更新随边界移动而动态变化的计算域网格,称为动网格技术。动网格技术是当今计算流体力学与计算固体力学交叉研究领域的一个热点,它主要包括网格变形、网格局部重构以及二者相结合的三大类方法。本文主要针对网格变形方法进行深入研究。网格变形方法主要分为三种：虚拟结构法、偏微分方程法以及代数法。虚拟结构法中的弹簧近似方法简洁而易于实现,已成为一种流行的网格变形方法,在工程与科学研究中均有广泛的应用。但对于一些较大幅度变形的非定常流动问题,弹簧近似方法往往难以应付,易出现单元质量恶化甚至网格失效的情况。本文主要针对弹簧法的不足展开研究,包括以下几方面内容：1.综合分析弹簧法的网格变形机制并探讨改进策略。弹簧方法存在两大问题：一是难以将局部边界处的位移较好地向网格内部传递；二是仅考虑了直线方向的伸缩作用,不能避免单元塌陷。对此本文探讨了两种改进策略：弹簧刚度改进方法和ball-vertex弹簧方法。刚度改进法通过一定方式改变网格中弹簧的刚度,尤其是通过加固边界周围的弹簧,可以使边界位移较好地传递到内部更深层的区域。ball-vertex弹簧方法通过在节点ball内添加多条垂直的约束弹簧,将节点成功限制于ball内,避免了单元塌陷的发生。通过对算例的比较和分析,验证了ball-vertex方法较强的网格变形能力。2.提出通用的二维／三维非结构化动态混合网格移动变形新方法—点球弹簧修匀法(VerBSS).虽然ball-vertex弹簧法在处理网格大变形问题中的效果不错,但由于其在获取内部节点位移时需要求解大型线性方程组,导致计算效率偏低,且随着网格规模的扩大问题越明显。综合了网格修匀方法和ball-vertex弹簧模型的优势,本文提出了一种高效的动态混合网格生成方法-点球弹簧修匀方法。有别于经典弹簧法全局组装的求解方式,VerBSS从基本的Laplacian网格修匀原理出发,对网格的内部节点引入点球弹簧模型,通过逐次遍历求解节点闭包子弹簧系统,使得网格变形信息从边界处逐层向网格内部传播,进而实现整个计算域网格的变形。根据节点子弹簧系统方程组的特性,有针对性地采用LDL分解法,有效地减少了乘除法计算量；同时基于节点的信息存储节省了大量的内存空间。算例表明,VerBSS方法简洁而高效,网格变形能力强；既适用于二维／三维动态网格问题,又适用于Tri/Quad、tet/hex混合网格变形问题。3.提出改进的基于Delaunay背景网格插值的动态网格变形方法。针对Delaunay背景网格插值方法在处理较大位移时效率降低以及网格质量骤降的缺点提出了改进方案：通过在初始的背景网格单元的重心添加辅助节点并生成新的Delaunay背景网格,使得背景网格形成内外两层结构,更有利于网格变形的过渡；采用ball-vertex弹簧方法驱动新背景网格中的辅助节点,较好地克服了背景网格单元的交叉问题；鉴于ball-vetex方法的特性,边界区域的网格具有良好的保形性。此外,由于无需重新生成背景网格,单元的质量得以保证。同时,由于辅助点数量较少,算法的高效率也得以保持。4.提出通用的二维／三维非结构化动态混合网格变形的弱耦合并行算法。针对大规模与超大规模二维／三维动态混合网格问题,基于VerBSS方法的求解原理,提出简洁的网格变形弱耦合并行算法,研制出通用的、高性能的网格变形并行计算模块。二维／三维动态网格算例的测试分析表明,并行化后的算法充分利用了多核心计算的优势,较之串行算法在求解效率上又有了很大的提高。特别地,该并行算法的收敛性对于几何分区不敏感,只需对节点进行简易的逻辑上的分区即可高效地实现并行化。该并行算法的几何适应性强,能够应用于大规模与超大规模复杂计算域动态网格变形问题。