Solidworks和Fluent某弹丸气动特性分析

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毕业论文

1绪论1

1.1研究背景..1

1.2国内外研究情况2

1.3论文的主要工作3

2数学模型4

2.1控制方程组4

2.2Spalart-Allmaras湍流模型.11

3几何模型...13

3.1引言.13

3.2Solidworks基本功能..13

3.3弹体几何建模.14

4流场网格划分...16

4.1引言.16

4.2ICEMCFD基本功能.17

4.3次口径弹流场网格划分.17

5流场数值模型...22

5.1引言.22

5.2求解条件.23

6计算结果分析...24

6.1Tecplot后处理24

6.2气动特性分析.28

结论33

致谢34

参考文献...35
1 绪论 1.1 研究背景当可压缩粘性气流绕流过弹体各部件的表面时，整个表面上压强分布不均匀引起的压强差和空气对弹体表面产生的粘性摩擦力合在一起，就形成了作用在导弹上的空气动力，当气流流经弹体的任一部件时，由于其它部件的存在，使气流受到其它部件的干扰，其流动情况与气流单独流过该部件时的情况有所不同，从而使作用在该部件的空气动力也相应地发生一定程度的改变，和单独部件相比，要形成一个空气动力增量。传统的计算方法是先计算单独部件的受力情况，再把各部件所受的力加起来，并适当地加以修正。作用于弹体的力与力矩主要包括：升力、侧向力、阻力、俯仰力矩、滚转力矩、偏航力矩、铰链力矩[1]。对弹体气动特性的研究即对以上气动力及其他气动力的分析测试[2]文献综述。飞行器初步设计所需要的气动特性通常是由理论分析、实验和计算相结合的方法获得。就定态气动力而言, 这种方法目前已基本形成满足初步设计要求的预估能力。但对于飞行器的动态特性, 尤其是新一代要求能够进行大攻角机动飞行的高性能战斗机和导弹的动态特性, 目前还没有办法以相同的置信度进行预测。动态气动特性对现代飞行器的稳定性和操纵性起着十分重要的作用[3]。对于次口径弹的气动特性研究，弹体及其弹托即是主要研究对象。随着各类武器射程的提高, 各种增程方式应运而生, 次口径技术增程就是其中一例。由于采用了次口径增程技术, 射程提高了40%以上[4]。常用发射结构形式为尾翼稳定次口径气推式脱壳弹。其由一个大长径比的弹体, 即箭形弹及可丢弃的气推式弹托构成。弹托由几块扇形瓣组成, 它们同轴地包着弹体部分长度, 并在弹托的前端有一个环状气涡以便在弹发射后使弹托与弹体容易分离。在这种弹上, 气推弹托在膛内对弹丸起着传递气压作用。一旦弹丸飞离炮管, 弹托就与弹体分离而丢弃。为便于脱离弹托被分成几瓣, 最好为三瓣, 它们至少同轴地包着一半以上的弹长。为了进一步提高该弹的终点弹道性能,弹的长径比已不断地增加, 这样也使弹托的长度增加。在炮管里, 该弹托对相当细长的弹体起着保护作用, 以防止弹丸在输送、加载与卸载期间在极度应力作用下发生断裂[5]。尾翼对于弹体飞行影响尤为显著，其主要由翼型及尾翼数决定。一组翼的翼片数目多于4时叫做多片翼，尾翼稳定的制导兵器，为了提高稳定性常采用多片尾翼；对机动性要求较高的正常式布局反坦克导弹常采用多片弹翼以增加法向过载[6]。通常认为多片翼的法向力、法向过载比4片翼的要大，稳定性要好。因此，在筒式发射的小型近程武器上，特别是无控飞行武器上已广泛采用了多片平直翼外形布局，其中包括迫击炮弹、反坦克炮弹、反坦克火箭、反坦克导弹、航空火箭弹等多种战术武器这些武器的特点是质量较小、飞行速度较低、射程较近、飞行时间较短。用于杀伤、压制敌有生力量，破坏、摧毁敌工事和军事设施，攻击集群装甲目标的多管火箭弹，一般采用卷弧形尾翼当射程小于40km,飞行马赫数小于3.0，飞行时间不超过120s，若总体参数匹配得好，4片尾翼布局可以解决稳定性及尾翼片的强度问题如果射程远、速度高、飞行时间长，4片尾翼布局就难以协调稳定性与强度问题，需要采用多片尾翼布局[7][8]。