FLUENT多翼飞行器空气动力学特性分析(2)

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4.1 建立多翼飞行器模型 12

4.2 网格划分 13

4.3 利用FLUENT求解器求解 15

4.4 计算结果后处理 19

5 比较不同工况下的气动力参数 21

5.1 不同工况下的数值模拟结果 21

5.2 比较不同工况下的数值模拟结果并得出规律 41

5.3 比较不同工况下的空气动力学特性 42

结论 45

致谢 46

参考文献 48

1 绪论

近年来，飞行器逐渐成为航空学术研究中新的前沿和热点，樊玉辰[1]提出一种能实现垂直起降的非共轴式飞行器。其中空气动力学是多翼飞行器控制中的关键技术：聂博文[2]，杨庆华[3]，周权[4]等分别对四旋翼飞行器的气动特性进行了研究。马永前[5]也提出了民用航空技术未来十年空气动力学和航空声学的发展方向。康亮杰等[6]在基于fluent软件的基础下，提出了对螺旋桨的翼型改进。

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

最早对空气动力学的研究，可以追溯到人类对鸟或弹丸在飞行时的受力和力的作用方式的种种猜测。17世纪后期，荷兰物理学家惠更斯首先估算出物体在空气中运动的阻力；1726年，牛顿应用力学原理和演绎方法得出：在空气中运动的物体所受的力，正比于物体运动速度的平方和物体的特征面积以及空气的密度。这一工作可以看作是空气动力学经典理论的开始。

1755年，数学家欧拉得出了描述无粘性流体运动的微分方程，即欧拉方程。这些微分形式的动力学方程在特定条件下可以积分，得出很有实用价值的结果。19世纪上半叶，法国的纳维和英国的斯托克斯提出了描述粘性不可压缩流体动量守恒的运动方程，后称为纳维-斯托克斯方程。

到19世纪末，经典流体力学的基础已经形成。20世纪以来，随着航空事业的迅速发展，空气动力学便从流体力学中发展出来并形成力学的一个新的分支。

1.1.2 研究意义

空气动力学参数对于飞行器或导弹而言是描述其特性的定量数据。一般而言，气动力学参数可以通过经验计算、风洞吹风和软件模拟获得。经验计算主要根据计算公式和经验数值获得，成本较低，较为简单，但是由于气动力外形一般比较复杂，仅靠现有计算公式和经验数值不能满足精度要求。而风洞吹风获得空气动力学参数虽然比较准确，但是风洞造价过于昂贵，不利于批量计算。所以，通过软件模拟来获取空气动力学参数是非常重要的一种手段。

1.2 国内外空气动力学的各种理论和成果

1.2.1 二维机翼理论

1.2.2 边界层理论

1.2.3 流体力学和热力学结合

1.2.4 超声速流的线化理论

1.2.5 高超声速空气动力学

1.3 本文研究内容

本文研究主要内容是利用数值模拟计算多翼飞行器（带翼导弹）飞行时的空气动力学特性分析，从而通过对导弹在不同工况下的气动力学参数的比较，研究气动特性的变化规律。本文只针对一种多翼飞行器模型，重点研究该多翼飞行器（带翼导弹）在空中飞行的空气动力特性。在不同的工况下，由于马赫数和攻角的变化，其气动力学特性会表现出显著不同，通过对于不同工况下的弹体气动力学特性进行比较与分析，本文研究工作如下：