Fluent不同展弦比下卷弧翼弹箭气动特性研究

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毕业论文

1绪论.1

1.1背景.1

1.2气动特性研究方案.1

1.3国内外发展状况2

1.4研究目的及意义3

1.5本文的工作.4

2数学理论模型..5

2.1流体控制方程组5

2.1.1质量守恒方程..5

2.1.2动量守恒方程..6

2.1.3能量守恒方程..7

2.1.4黏性项处理.8

2.1.5N-S方程组.10

2.2Spalart-Allmaras湍流模型.12

3几何模型及网格结构.15

3.1几何模型..15

3.1.1Solidworks软件..15

3.1.2具体参数及建模..15

3.2网格划分..17

3.2.1网格理论..17

3.2.2网格划分与生成..18

4Fluent计算求解.20

4.1Fluent介绍[11]..20

4.2求解过程..20

4.2.1设置选项..20

4.2.2计算条件..21

5结果与分析22

5.1后处理软件Tecplot36022

5.2流场特性分析比较22

5.2.1亚声速流场特性分析比较22

5.2.2超声速流场特性分析比较28

5.2.3非零攻角下的流场特性比较.36

5.3气动特性分析比较37

5.3.1滚转力矩特性分析比较..37

5.3.2阻力特性分析比较38

5.3.3升力特性分析比较39

5.3.4法向力特性分析比较.41

5.3.5俯仰力矩特性分析比较..42

5.3.6压力中心特性分析比较..44

结论.46

1流场特性.46

2气动参数特性46

致谢.47

参考文献..48

附录49

1 绪论 1.1 背景卷弧翼（Wrap Around Fin-WAF或Wrap Around Wing-WAW）气动外形设计最早出现在20 世纪50年代中期，这种气动结构设计，已经被广泛应用到各类战术武器中，包括远程火箭，反坦克导弹，制导炮弹，巡航导弹等等。卷弧翼的气动设计，使得火箭弹的筒管式发射成为可能。筒管式发射可以提高武器系统的精度，增加武器系统的可靠性，便于运输储存，同时还能够大大减少使用空间的要求，比如采用卷弧翼的火箭弹发射管可以排布地更紧凑，体积更小。因此，卷弧翼设计具有很大的发展空间。卷弧翼有五种布局形式，尾翼式布局，无尾式布局，正常式布局，鸭式布局和异形布局。前四种布局是气动外形设计常用的方案，异形布局是为了满足一些特殊需要而采用的布局结构。常用的卷弧翼有两种张开形式，一种是全张开式，一种是翼根直立式。全张开式的翼根和翼梢的连线沿弹体的径向方向，垂直于弹丸的表面；翼根直立式的翼根是垂直于弹丸表面的源]自=751-·论~文"网·www.751com.cn/ 。卷弧翼独特的气动力外形可以使导弹的射程，机动性要求等设计参数更为优化，可以在飞行弹道前段和飞行弹道中段不张开尾翼，以减小空气阻力，在飞行弹道末端张开尾翼以获得足够的机动性能。自卷弧翼问世以来，国内外有大量的学者对其气动特性进行了很多的实验和仿真工作，由于其翼面的弧度，导致卷弧翼在飞行中翼面两侧存在一定的压力差，从而产生自诱导滚转力矩，而在跨声速飞行时，随着飞行速度的增加，弹体的旋转在声速附近呈现出换向的特点，即滚转力矩值由正变为负，滚转方向由正向变为负向。一般我们将卷弧翼沿着由凹面向凸面方向滚转叫做正向滚转，反之则为反向滚转。自诱导滚转力矩受到马赫数，攻角，翼型参数等的影响。自诱导滚转力矩的存在，使得弹体存在自旋，其旋转稳定性较好，但是又因为可能自旋过大，引起严重的滚转——偏航耦合。产生滚转共振甚至是滚转闭锁，导致飞行过程中弹体出现不稳定的现象。所以，研究卷弧翼弹的气动力特性，显得尤为重要。在卷弧翼外形设计的使用中，有的设计是无控弹箭，有的是有控弹箭。卷弧翼的设计在这两种类型的弹药中，其独特的特性均发挥了很重要的作用，但是，这种设计仍然存在这许多结构上的问题。比如，由于高速旋转，而翼根部位与翼座连接很少，受到的弯曲应力很大，导致弹翼铰链疲劳损坏，是卷弧翼的一个非常重要的问题。目前采用的解决方案是采用展向变厚度的卷弧翼，而这样又会导致气动特性的改变。