超声速喷流舵面干扰特性数值模拟及分析
发布时间：2021-03-06 11:45
超声速飞行技术是当今各航空航天大国的研究热点之一,并被广泛地应用于战术战略导弹、高速载人、无人飞行器,在高效突防、远程快速运输等方面具有鲜明优势。由于飞行速度很快,飞行器的姿态和飞行轨道控制一直是飞行控制与设计中的关键问题。侧向喷流控制技术（也称为反作用控制系统,RCS,Reaction Control System）因其结构简单、快速响应等特点成为超声速飞行器尤其是超声速导弹控制中的优选的主动控制方案。由于超声速飞行器RCS喷流与舵面联合控制技术比单纯的喷流控制技术能使飞行器达到更好的控制性能,因此近年来引起了研究者们的高度重视。本文首先归纳与总结了国内外学者在喷流领域的研究成果,简要介绍了超声速来流与喷流干扰计算技术与应用的研究现状,论证了本文对喷流、超声速来流、舵面干扰研究的学术性、新颖性和应用价值。然后对本文研究所用到的计算方法、计算模型进行了简要介绍,完成了网格无关性验证、无喷/有喷状态下的数值计算方法验证与计算结果对比。根据本文研究所需,在被广泛应用的喷流力与力矩放大因子的基础上,推导了用于本文喷流干扰效应分析的多喷全局力/力矩放大因子、单喷/多喷舵面力放大因子等相关参数,...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
逆向喷流干扰流场结构图fill图
?２．２．１验证算例外形及参数??本文所选计算方法将与文献［３５］中实验结果和计算结果对比分析，气动外形如图２．１所示。??模型由三部分组成，圆锥形弹头，圆柱弹身以及锥形裙体弹尾。以弹身直径为特征长度Ｚ）＝４０ｍｍ，??弹头长度为２．８￡＞，弹身长度为３．２Ｄ，弹尾长度为３．０Ｄ，弹尾底部裙口直径为１．６６Ｚ），直径０．１￡＞??的喷口位于距离鼻尖４．２／）处。??Ｄ?＝?４０?ｍｍ?＼ｖ步?〇??ｓｉｄｅ?ｊｅｔ?ｎｏｚｚｌｅ?０?０．１?Ｄ?＼??，?＝?１８０－??９＝〇°??ｂａｃｋ?ｖｉｅｗ??图２．１验证算例气动外形示意图??文献中来流参数如下表：???表２．１文献中来流参数与喷流参数表???Ｕ裔?喷流??来流攻角?来流静压?来流静温?喷流静温?喷流静压比??＾?乂?Ｐ?急?ｒ？／Ｋ?Ｍａ］?Ｔ．／Ｋ?Ｒｐ?＝?Ｐｌ！Ｐｍ??５０??０°?３．０?１９４９０?１０３．２?１．０?２２３?７０??９０??２．２．２网格无关性验证??在进行ＣＦＤ计算之前，对模型进行流场网格生成是至关重要的过程，网格的质量直接会影??响计算结果。过粗的网格会导致流场细节无法捕捉、气动力计算不准确，而过细的网格会导致??计算量增加从而增加ＣＰＵ机时。为了保证在计算结果准确的前提下在合理的时间内得到计算结??果，对本文选取的验证外形绘制了三套分块结构网格一一网格１、网格２、网格３分别如图２．２、??图２．３、图２．４所示。旋成体网格可以通过轴向Ｘ法向Ｘ周向来描述网格数量。网格１网格数量??１８??
?２．２．３无喷条件下算法验证??本文对验证模型无喷状态进行计算，得到流场压力云图如图２．５所珠首先对比无喷条件??下流场中波系结构，文献中实验纹影图与计算云图如图２．６与２．７所示??图２．５本文计算结果?图２．６文献实验结果??／?０Ｊ２－，????／?ｚ，’?＇－－－?〇］｜?＿?■＿?文献计算值??／?，？■????－？－材?ｉｔ?龍??／?ｚ?’?．ｚ－，?Ｌ?０?，°－?１?丨文献实验值??Ｚ?７，’?０．０９－?
【参考文献】：
期刊论文
[1]逆向喷流技术在高超声速飞行器上的应用[J]. 邓帆,谢峰,黄伟,张栋,焦子涵,尘军,柳森. 空气动力学学报. 2017(04)
[2]侧向喷流非定常干扰效应研究[J]. 任淑杰,陈刚,刘永利,张庆兵. 现代防御技术. 2017(03)
[3]喷口布局对导弹侧向喷流控制作用的数值模拟[J]. 刘丽媛,李亚超,阎超. 北京航空航天大学学报. 2017(08)
[4]带舵旋成体侧向喷流流场特性分析[J]. 赵法明,王江峰. 航空动力学报. 2016(03)
[5]超声速飞行器侧向喷流干扰流场传统数值模拟方法的误差分析[J]. 杨磊,叶正寅. 航空动力学报. 2015(10)
[6]超声速横向喷流侧向控制的数值模拟[J]. 李亚超,阎超,张翔,孟军. 北京航空航天大学学报. 2015(06)
[7]侧向喷流与舵面运动相互干扰的数值模拟研究[J]. 陈坚强,陈琦,谢昱飞,张毅锋. 宇航学报. 2014(05)
[8]CFD-FASTRAN气动热计算模型及网格效应分析[J]. 董素君,居世超,齐玢,吴俊,雷剑. 航空计算技术. 2011(02)
[9]导弹多喷流干扰特性数值计算分析[J]. 刘占辰,解增辉,荆献勇. 飞行力学. 2010(06)
[10]超声速/高超声速来流中侧向喷流干扰流场数值模拟[J]. 杨希祥,费阳,江振宇,张为华. 航空动力学报. 2010(11)
博士论文
[1]大气层内拦截弹侧向喷流控制技术研究[D]. 徐敏.西北工业大学 2003
本文编号：3067043
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
逆向喷流干扰流场结构图fill图
?２．２．１验证算例外形及参数??本文所选计算方法将与文献［３５］中实验结果和计算结果对比分析，气动外形如图２．１所示。??模型由三部分组成，圆锥形弹头，圆柱弹身以及锥形裙体弹尾。以弹身直径为特征长度Ｚ）＝４０ｍｍ，??弹头长度为２．８￡＞，弹身长度为３．２Ｄ，弹尾长度为３．０Ｄ，弹尾底部裙口直径为１．６６Ｚ），直径０．１￡＞??的喷口位于距离鼻尖４．２／）处。??Ｄ?＝?４０?ｍｍ?＼ｖ步?〇??ｓｉｄｅ?ｊｅｔ?ｎｏｚｚｌｅ?０?０．１?Ｄ?＼??，?＝?１８０－??９＝〇°??ｂａｃｋ?ｖｉｅｗ??图２．１验证算例气动外形示意图??文献中来流参数如下表：???表２．１文献中来流参数与喷流参数表???Ｕ裔?喷流??来流攻角?来流静压?来流静温?喷流静温?喷流静压比??＾?乂?Ｐ?急?ｒ？／Ｋ?Ｍａ］?Ｔ．／Ｋ?Ｒｐ?＝?Ｐｌ！Ｐｍ??５０??０°?３．０?１９４９０?１０３．２?１．０?２２３?７０??９０??２．２．２网格无关性验证??在进行ＣＦＤ计算之前，对模型进行流场网格生成是至关重要的过程，网格的质量直接会影??响计算结果。过粗的网格会导致流场细节无法捕捉、气动力计算不准确，而过细的网格会导致??计算量增加从而增加ＣＰＵ机时。为了保证在计算结果准确的前提下在合理的时间内得到计算结??果，对本文选取的验证外形绘制了三套分块结构网格一一网格１、网格２、网格３分别如图２．２、??图２．３、图２．４所示。旋成体网格可以通过轴向Ｘ法向Ｘ周向来描述网格数量。网格１网格数量??１８??
?２．２．３无喷条件下算法验证??本文对验证模型无喷状态进行计算，得到流场压力云图如图２．５所珠首先对比无喷条件??下流场中波系结构，文献中实验纹影图与计算云图如图２．６与２．７所示??图２．５本文计算结果?图２．６文献实验结果??／?０Ｊ２－，????／?ｚ，’?＇－－－?〇］｜?＿?■＿?文献计算值??／?，？■????－？－材?ｉｔ?龍??／?ｚ?’?．ｚ－，?Ｌ?０?，°－?１?丨文献实验值??Ｚ?７，’?０．０９－?
【参考文献】：
期刊论文
[1]逆向喷流技术在高超声速飞行器上的应用[J]. 邓帆,谢峰,黄伟,张栋,焦子涵,尘军,柳森. 空气动力学学报. 2017(04)
[2]侧向喷流非定常干扰效应研究[J]. 任淑杰,陈刚,刘永利,张庆兵. 现代防御技术. 2017(03)
[3]喷口布局对导弹侧向喷流控制作用的数值模拟[J]. 刘丽媛,李亚超,阎超. 北京航空航天大学学报. 2017(08)
[4]带舵旋成体侧向喷流流场特性分析[J]. 赵法明,王江峰. 航空动力学报. 2016(03)
[5]超声速飞行器侧向喷流干扰流场传统数值模拟方法的误差分析[J]. 杨磊,叶正寅. 航空动力学报. 2015(10)
[6]超声速横向喷流侧向控制的数值模拟[J]. 李亚超,阎超,张翔,孟军. 北京航空航天大学学报. 2015(06)
[7]侧向喷流与舵面运动相互干扰的数值模拟研究[J]. 陈坚强,陈琦,谢昱飞,张毅锋. 宇航学报. 2014(05)
[8]CFD-FASTRAN气动热计算模型及网格效应分析[J]. 董素君,居世超,齐玢,吴俊,雷剑. 航空计算技术. 2011(02)
[9]导弹多喷流干扰特性数值计算分析[J]. 刘占辰,解增辉,荆献勇. 飞行力学. 2010(06)
[10]超声速/高超声速来流中侧向喷流干扰流场数值模拟[J]. 杨希祥,费阳,江振宇,张为华. 航空动力学报. 2010(11)
博士论文
[1]大气层内拦截弹侧向喷流控制技术研究[D]. 徐敏.西北工业大学 2003
本文编号：3067043
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3067043.html
