弹箭旋转和俯仰运动气动特性数值模拟研究
发布时间：2020-12-25 23:32
弹箭在飞行过程中常见的运动主要包括旋转和俯仰运动。这两种运动所诱导的空气动力效应随着飞行器性能的提高,也越来越受到学者的关注,因此本文采用数值模拟的方法研究这两种运动的动态效应对气动特性的影响。为了研究尖锥旋转运动时转捩对马格努斯效应的影响,本文首先采用有限体积法求解雷诺平均Navier-Stokes方程,结合γ-Reθt转捩模型、?转捩模型以及转捩线方法对旋转尖锥绕流场进行了数值模拟。文中分析了湍流强度、攻角以及转速对旋转尖锥转捩效应的影响,进而对转捩对马格努斯力的影响规律进行了研究。同时通过对比边界层厚度以及速度型分布,对小攻角下旋转尖锥马格努斯效应的生成机理进行了分析。将数值模拟结果与风洞实验结果对比的结果表明,考虑横流转捩效应的?转捩模型对转捩位置以及马格努斯力预测上更具优势;尖锥的旋转运动会使得转捩位置向旋转方向偏转,将明显加剧尖锥左右两侧边界层厚度的差异;而旋转引起转捩位置在横截面的周向偏移,将加大摩擦力对马格努斯力的贡献;旋转尖锥两侧边界层的非对称转捩会加剧边界层的非对称分布,进而引起压力差对马格努斯力的贡献。其次,为了研究弹箭在俯仰运动过程中的非定...
【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
马赫数4.37时尖锥上的转捩阴影图
图 1.2 旋转尖锥转捩图值方法研究主要分为两类: 一是经验近似方法似方法通过许多实验, 将转捩的起始位置与来实际上，转捩的发展不仅取决于来流条件和物近似方法其主要机理不考虑转捩的内在物理位置。而另一种方法，即基于稳定性理论的方动的发展。数值方法各有优缺点，常用的ity equation，PSE）和线性稳定性理论（liner stD（Computation Fluid Dynamic）程序相融合[11][12][13]则由于受到计算机发展水平的限制, 只考虑，因此半经验的 eN方法成为常用的转捩和线性不稳定波的积分增长相结合[14]。转捩预测的重要方法，较早时候，转捩研究的
层非对称转捩所引起的马格努斯力量值相当。即在攻角较小时非对称转捩所引起的马格努斯效应，会对弹身总的马格努斯力。关于飞行器弹身上的非对称分离，以及弹身组合体的相互干了广泛的研究。本章主要对尖锥在旋转运动的非对称转捩问题进而分析尖锥旋转时，转捩对气动力的影响，分析小攻角下旋生成机理。本章同时还研究了影响转捩位置的重要因素：湍流转捩效应的影响，进而分析其对马格努斯力的影响规律。尖锥数值模拟方法验证飞行过程中的转捩主要发生在弹体头部位置，因此本章选取常研究对象，采用数值模拟方法对旋转尖锥的转捩问题进行研究实验结果对比来验证数值方法的适用性。本章所采用的尖锥模示，其中半锥角 10c ，锥总长L 220.47mm，底部直径 D
【参考文献】：
期刊论文
[1]适用于高超声速边界层的转捩准则预测方法[J]. 孔维萱,张辉,阎超. 导弹与航天运载技术. 2013(05)
[2]基于CFD的动导数计算与减缩频率影响分析[J]. 孙涛,高正红,黄江涛. 飞行力学. 2011(04)
[3]基于LES方法的平板非定常激波/湍流边界层干扰研究[J]. 潘宏禄,马汉东,沈清. 航空学报. 2011(02)
[4]基于雷诺平均方法的高超音速边界层转捩模拟[J]. 符松,王亮. 中国科学(G辑:物理学 力学 天文学). 2009(04)
[5]高超声速圆锥边界层转捩数值研究[J]. 刘伟,杨小亮,赵海洋,陈景兵. 空气动力学学报. 2008(04)
[6]湍流转捩模式研究进展[J]. 符松,王亮. 力学进展. 2007(03)
[7]高超声速流动转捩的数值研究[J]. 杨云军,马汉东,周传江. 宇航学报. 2006(01)
[8]基于CFD方法的俯仰静、动导数数值计算[J]. 袁先旭,张涵信,谢昱飞. 空气动力学学报. 2005(04)
本文编号：2938592
【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
马赫数4.37时尖锥上的转捩阴影图
图 1.2 旋转尖锥转捩图值方法研究主要分为两类: 一是经验近似方法似方法通过许多实验, 将转捩的起始位置与来实际上，转捩的发展不仅取决于来流条件和物近似方法其主要机理不考虑转捩的内在物理位置。而另一种方法，即基于稳定性理论的方动的发展。数值方法各有优缺点，常用的ity equation，PSE）和线性稳定性理论（liner stD（Computation Fluid Dynamic）程序相融合[11][12][13]则由于受到计算机发展水平的限制, 只考虑，因此半经验的 eN方法成为常用的转捩和线性不稳定波的积分增长相结合[14]。转捩预测的重要方法，较早时候，转捩研究的
层非对称转捩所引起的马格努斯力量值相当。即在攻角较小时非对称转捩所引起的马格努斯效应，会对弹身总的马格努斯力。关于飞行器弹身上的非对称分离，以及弹身组合体的相互干了广泛的研究。本章主要对尖锥在旋转运动的非对称转捩问题进而分析尖锥旋转时，转捩对气动力的影响，分析小攻角下旋生成机理。本章同时还研究了影响转捩位置的重要因素：湍流转捩效应的影响，进而分析其对马格努斯力的影响规律。尖锥数值模拟方法验证飞行过程中的转捩主要发生在弹体头部位置，因此本章选取常研究对象，采用数值模拟方法对旋转尖锥的转捩问题进行研究实验结果对比来验证数值方法的适用性。本章所采用的尖锥模示，其中半锥角 10c ，锥总长L 220.47mm，底部直径 D
【参考文献】：
期刊论文
[1]适用于高超声速边界层的转捩准则预测方法[J]. 孔维萱,张辉,阎超. 导弹与航天运载技术. 2013(05)
[2]基于CFD的动导数计算与减缩频率影响分析[J]. 孙涛,高正红,黄江涛. 飞行力学. 2011(04)
[3]基于LES方法的平板非定常激波/湍流边界层干扰研究[J]. 潘宏禄,马汉东,沈清. 航空学报. 2011(02)
[4]基于雷诺平均方法的高超音速边界层转捩模拟[J]. 符松,王亮. 中国科学(G辑:物理学 力学 天文学). 2009(04)
[5]高超声速圆锥边界层转捩数值研究[J]. 刘伟,杨小亮,赵海洋,陈景兵. 空气动力学学报. 2008(04)
[6]湍流转捩模式研究进展[J]. 符松,王亮. 力学进展. 2007(03)
[7]高超声速流动转捩的数值研究[J]. 杨云军,马汉东,周传江. 宇航学报. 2006(01)
[8]基于CFD方法的俯仰静、动导数数值计算[J]. 袁先旭,张涵信,谢昱飞. 空气动力学学报. 2005(04)
本文编号：2938592
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