亚音速枪弹气动外形设计与分析(14)

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由上方案一、三的比较，主要是变量弹尾部的截头锥形尾部的锥角的不同。方案三的锥角是15度，而方案一里的锥角是9度，相差比较大。从云图中，可以看出，方案三中，附面层有分离现象，而产生了较小压力，使得弹头前后的飞行方向上的压力差局部变大，造成阻力的变化使得密集度变坏，从而产生了更大的空气阻力，阻止了弹丸的飞行，使得飞行距离变短。

（4）方案四的数据与分析

方案中，流体密度为1.176669kg/m3,流体速度为277.6705m/s。经过一些基本设置后，让其初始化，然后进行计算。可以获得下图一样的数据图。

图37方案四的阻力图

计算函数达到收敛后，得出阻力Rx4大约为0.406541N。可以通过公式4-10可获得该方案一外形的阻力系数Cx4，

带入相关数据可得，

计算后，通过命令，做出压力等值线云图如下：

图38方案四的压力云图

图39方案四的速度矢量图

图40方案四的涡量强度图

由图可知，弹头尖部压力最大，呈现大红色，离弹尖部越远的地方，压力会慢慢变小。然后在第二个圆弧部处，随着流体流动方向（x正方向），压力慢慢变小。在圆弧部结束部分，出现了局部低压现象。而最有特点是在弹尾部倒角出处突然出现一个很大的低压云区，在弹底，虽有回升，但是回升少，也是出现很明显的低压现象，此处尤为关键。

由上方案一、四的比较，主要是弹尾部的不同。方案一的弹尾部压力分布密度化效果要好许多，对方案四而言，倒角处在飞行方向出现较大的压力差，而且关键是在弹底处。从方案一与方案四云图中，可以看出方案一的空气沿着截头锥形尾部弹形线

附面层流动，压力差很小，而且在飞行方向上的压差更小；而方案四弹尾，直接通过倒角后，的压力区比方案一的更低。

通过上述现象，我们可以分析出以下认识。在一定的条件下，由于气流流动时的惯性使得弹表面的附面层与弹体表面分离，而弹体尾部附近没有气流流过，形成低空区，周围压力较高的气流向此区域填补，造成了杂乱无章的涡流。涡流区压力远远小于弹头附近气流中的压力。所以此弹头和弹尾的压力差，就是主要阻力。也就是，弹尾部的形状是影响涡流阻力的主要因素。所以，在一定条件下，亚音速枪弹弹丸弹尾做成收缩形状不易出现涡流，飞行阻力也会减少许多。

结论

此课题目的是要通过改变亚音速枪弹外形来减少空气阻力，可以达到延缓枪弹飞行速度衰减、提高有效射程的目的。本课题在对亚音速枪弹外形进行设计的基础上，运用数值方法计算出不同外形枪弹所承受的空气阻力，提出低阻力亚音速枪弹外形设计的参考准则。为此，我首先调研、查阅资料、翻译了外文参考文献，并撰写了开题报告，，学习了gridgen和FLUENT软件，然后假设了几种亚音速枪弹弹丸外形设计，又进行了亚音速枪弹绕流气动力特性仿真分析。然后通过仿真分析后，修改外形方案。但是由于时间有限等条件的限制，做的方案过少，也必然导致参考准则在某些方面的存在欠缺，而且在具体化程度不太高。最后，提出以下低阻力亚音速枪弹外形设计的参考准则:弹丸在亚音速飞行时所受的阻力以涡流阻力为主，所以，弹丸弧形部的锐或钝对空气阻力影响不大。而在弹尾部，为了减少底部涡流阻力，弹尾部作成流线收缩形状较为理想，为了减少空气阻力，可以采用截头锥形尾部，而为了使得空气附面层不致于和弹尾过早分离，尾锥角9度左右。