亚音速枪弹气动外形设计与分析(9)

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通过2章相关内容确定弹头外形参数，然后确定出database网格外形的几何数据，做出connectors曲线网格，然后做出domain曲面的网格，最后做出blocks体网格，然后再确定边界条件，保存三文模型cas文件，为下一步在fluent里进行枪弹绕流气动力特性仿真分析。

然后设定网格点数，然后做出曲面的网格，通过绕x轴旋转就可以形成空心的弹形，最后确定并决定边界条件和外围网格。

为了避免产生网格的集轴现象，所以又采用了分割体拼凑法将体网格做好。其中弹尖前部和外围网格圆曲面对应，画出外围体格前部的网格，保证网格无集轴现象。亚音速枪弹弹头弹尾部后面的外围体格采用对称y轴的沿此轴延伸的圆柱体网格和内包此圆柱体的空心旋转而成的圆柱体网格，共同形成外围后部的体网格。

图15方案一的弹丸外形网格

图16方案一的弹丸外围边界切面网格

以上是方案一的网格划分图，其中网格总数是231280cells，计算域体积为0.001573803m3。DomainExtents:

x-coordinate:min(m)=-5.800000e-002,max(m)=9.000000e-002

y-coordinate:min(m)=-7.000000e-002,max(m)=7.000000e-002

z-coordinate:min(m)=-7.000000e-002,max(m)=7.000000e-002

图17方案二的弹丸外形网格

图18方案二的弹丸外围边界切面网格

以上是方案二的网格划分图，其中网格总数是269040cells，计算域体积为0.001579646m3。DomainExtents:

x-coordinate:min(m)=-5.900000e-002,max(m)=9.000000e-002

y-coordinate:min(m)=-7.000000e-002,max(m)=7.000000e-002

z-coordinate:min(m)=-7.000000e-002,max(m)=7.000000e-002

图19方案三的弹丸外形网格

图20方案三的弹丸外围边界切面网格

以上是方案三的网格划分图，其中网格总数是273760cells，计算域体积为0.001661689m3。DomainExtents:

x-coordinate:min(m)=-6.500001e-002,max(m)=9.000000e-002

y-coordinate:min(m)=-7.000000e-002,max(m)=7.000000e-002

z-coordinate:min(m)=-7.000000e-002,max(m)=7.000000e-002

图21方案四的弹丸外形网格

图22方案四的弹丸外围边界网格

以上是方案四的网格划分图，其中网格总数是226560cells，计算域体积为0.001590560m3。DomainExtents:

x-coordinate:min(m)=-6.000000e-002,max(m)=9.000000e-002

y-coordinate:min(m)=-7.000000e-002,max(m)=7.000000e-002

z-coordinate:min(m)=-7.000000e-002,max(m)=7.000000e-002

做完网格后如上图，然后确定边界条件，将子弹弹头外形设置为wall，然后将外围边界设为压力远场。然后导出fluent的cas文件。以进行下一步fluent里的枪弹绕流气动力特性仿真，得到结果数据，进行分析。

4．2采用fluent软件进行枪弹绕流气动力特性仿真

4.2.1计算流体力学理论

计算流体力学是计算流体动力学的简称，是基于离散化的数值计算方法，利用电子计算机对流体相对于不同固体边界的内外流场进行数值模拟和分析的学科，属于流体力学的一个分支。由于流体流动的复杂性，理论分析无法求得详细的解析解，计算流体力学正是为弥补此不足而于20世纪60年代发展起来的，并相应地形成了各种数值解法，主要包括有限差分法、有限元法和有限体积法。流体力学运动偏微分方程有椭圆型、抛物型、双曲型和混合型之分，计算流体力学很大程度上就是针对不同性质的偏微分方程采用并发展了相应的数值解法。

有限体积法（简称FVM），又称有限容积法，是近些年来发展非常迅速的一种离散化方法，其特点是计算效率高。目前在CFD领域得到了广泛的应用，大多数商用CFD软件都采用了这种方法，如FLUENT、STAR-CD、CFX等。有限体积法将计算的区域划分成一系列的控制体积，每个控制体积都有一个节点作代表，通过将控制方程对控制体积作积分来导出离散方程。在积分的过程中，需要对控制体积界面上的被求函数本身（对流通量）及其一阶导数（扩散通量）的构成做出假定，这就形成了不同的格式。由于扩散项多是采用相当于二阶精度的线性插值，因而格式的区别主要体现在对流项上。用有限体积法导出的离散方程可以保证具有守恒特性，而且离散方程系数的物理意义明确，是目前流动与传热问题的数值计算中应用最广泛的一种方法。在对待特定问题进行数值计算前，首先需要将计算区域离散化，即对空间上连续的计算区域进行划分，把其划分为多个子区域，并确定每个区域的节点，从而生成网格。然后，将控制方程在网格上离散，即将偏微分格式的控制方程转化为各个节点上的代数方程组。其中，有限体积法的区域离散实际上是把计算的区域划分为许多个互不重叠的子区域，并确定每个子区域的节点位置及该节点所代表的控制体积。区域离散后的几何要素主要有四种：节点、控制体积、界面、网格线。计算区域离散的网格有两类：结构化网格和非结构化网格，结构化网格的节点排列有序，即当给出了个节点编号后，立即可以得出其相邻节点的编号，所有内部节点周围的网格数目相同；非结构化网格的内部节点以一种不规则的方式布置在流场中，各节点周围的网格数目不尽相同，其网格生成复杂，但却有极大的适应性。以下将介绍一些流体力学的基本理论、计算流体力学的基本方程、FLUENT的计算原理及在此课题中采用的算法等。