单翼末敏弹动力学及气动布局优化设计

发布时间：2021-02-13 02:01

　　以翅果模型为基础衍变出的单翼末敏弹为研究对象,主要研究了弹体能够实现稳定扫描的动力学模型,分析了弹体气动特性的变化规律,基于"增大阻力、增加转速"的要求,对翼片结构参数进行优化设计。研究成果为今后单翼末敏弹设计提供参考。（1）在单翼末敏弹动力学理论模型研究中:首先分析了作用在单翼末敏弹上的载荷情况,并依据动量定理和动量矩定理,分别建立了圆柱部弹体和翼片及翼端重物的质心、绕心动力学方程,其次,建立了圆柱部弹体和翼片及翼端重物之间关于速度和角速度的联系方程,从而得到了单翼末敏弹整体的动力学方程组。最后,基于Adams进行了动力学模拟仿真。（2）在单翼末敏弹气动特性数值仿真研究中:利用Fluent数值仿真的方法,研究圆柱部弹体外形、翼片结构参数和攻角对气动特性的影响规律。首先,利用低速流场中的椭球体的算例对数值仿真算法进行准确性验证,再用相同的仿真方法对圆柱部弹体长径比、头部形状、翼片长度、宽度、翼端重物质量和翼片偏置角等弹体结构参数进行仿真计算,研究其变化对气动参数的影响变化规律;最后,分析了不同攻角下整个弹体的气动特性和流场变化。（3）在单翼末敏弹翼片结构优化设计研究中:选取翼片长度、翼... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外末敏弹研究现状
    1.3 基于CFD数值仿真研究现状
    1.4 正交优化设计与遗传算法研究现状
    1.5 论文的主要工作
2 单翼末敏弹动力学特性研究
    2.1 坐标系的建立和坐标转换矩阵
        2.1.1 坐标系的建立
        2.1.2 坐标转换矩阵
    2.2 作用在弹体上的载荷
        2.2.1 圆柱部弹体受力与力矩分析
        2.2.2 翼片及翼端重物受力与力矩分析
    2.3 弹体动力学方程
        2.3.1 圆柱部弹体质心动力学方程
        2.3.2 圆柱部弹体绕心动力学方程
        2.3.3 翼片及翼端重物质心动力学方程
        2.3.4 翼片及翼端重物绕心动力学方程
    2.4 两刚体关联方程
    2.5 基于ADAMS算例
        2.5.1 ADAMS软件介绍
        2.5.2 ADAMS仿真流程
        2.5.3 仿真结果分析
    2.6 本章小结
3 单翼末敏弹气动特性数值仿真研究
    3.1 Ansys Fluent软件介绍
    3.2 仿真模型准确性验证
        3.2.1 几何模型及网格划分
        3.2.2 控制方程及湍流模型
        3.2.3 求解算法及边界条件
        3.2.4 试验验证对比
    3.3 气动力计算坐标系定义
    3.4 圆柱部弹体气动外形特性分析
        3.4.1 长径比的影响
        3.4.2 头部形状的影响
    3.5 翼片结构对气动参数的影响
        3.5.1 翼片长度的影响
        3.5.2 翼片宽度的影响
        3.5.3 翼端重物质量的影响
        3.5.4 翼片偏置角的影响
    3.6 攻角对气动特性的影响
        3.6.1 阻力特性分析
        3.6.2 旋转特性及稳定性分析
        3.6.3 弹体表面压力及流场分析
    3.7 本章小结
4 单翼末敏弹气动布局优化设计
    4.1 正交优化方法
    4.2 正交优化基本原理
        4.2.1 正交试验设计流程
        4.2.2 分析方法简介
        4.2.3 结果分析
    4.3 多目标优化遗传算法
        4.3.1 Pareto解集概念
        4.3.2 优化方法设计
        4.3.3 结果分析
    4.4 本章小结
5 高塔投放试验
    5.1 单翼末敏弹试验模型
    5.2 高塔投放试验环境
    5.3 单翼末敏弹运动姿态
    5.4 试验数据处理及分析
        5.4.1 落速分析
        5.4.2 转速分析
    5.5 本章小结
6 结束语
    6.1 本文总结
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]扭曲尾翼弹箭气动外形多目标优化[J]. 陈亮,刘荣忠,郭锐,赵博博,刘磊,杨永亮.  兵工学报. 2016(07)
[2]旋转伞-末敏子弹系统动力学建模与仿真[J]. 马晓冬,郭锐,刘荣忠,吕胜涛.  弹箭与制导学报. 2015(06)
[3]双翼末敏弹尾翼弹性对气动特性影响分析[J]. 吕胜涛,郭锐,刘荣忠,马晓冬.  航天返回与遥感. 2015(02)
[4]无伞末敏弹大攻角扫描运动稳定性分析[J]. 舒敬荣,杨玉林,张婷,杨海波.  航空学报. 2015(10)
[5]阻力伞-灵巧子弹系统气动及稳定性研究[J]. 李尧尧,姜春兰.  北京理工大学学报. 2014(08)
[6]基于正交设计方法的双锥罩结构优化设计[J]. 李磊,马宏昊,沈兆武.  爆炸与冲击. 2013(06)
[7]S-S双翼末敏弹气动外形优化设计[J]. 吕胜涛,刘荣忠,郭锐,胡志鹏.  兵工学报. 2013(09)
[8]末敏弹对集群目标射击效力评估的一种解析模型[J]. 郑斌,李学英.  弹箭与制导学报. 2013(04)
[9]MATLAB遗传算法工具箱的研究与应用[J]. 吕德文.  湖南农机. 2013(03)
[10]基于FLUENT的双翼末敏弹气动特性研究[J]. 胡志鹏,刘荣忠,郭锐.  飞行力学. 2013(01)

博士论文
[1]无伞末敏弹气动外形设计与气动特性分析[D]. 周志超.南京理工大学 2011
[2]遗传算法及其在气动优化设计中的应用研究[D]. 王晓鹏.西北工业大学 2000

硕士论文
[1]一种可变形MEFP战斗部成型数值模拟[D]. 王东东.中北大学 2015
[2]末敏弹动态特性分析及测试方法研究[D]. 王瑞.中北大学 2015
[3]单翼无伞末敏弹气动特性和稳定性分析[D]. 张伟剑.南京理工大学 2015
[4]微通道冷却器内流固耦合传热过程的数值模拟[D]. 卢鹏.大连理工大学 2014
[5]基于参数化建模的G4-73N0.8D型风机内部流场数值模拟[D]. 陈振华.合肥工业大学 2014
[6]装药与壳体的匹配关系[D]. 刘鹏.南京理工大学 2013
[7]末敏弹全弹道运动仿真及虚拟现实技术研究[D]. 邱荷.南京理工大学 2013
[8]遗传算法在机翼气动布局优化中的技术研究[D]. 彭鑫.中国空气动力研究与发展中心 2012
[9]无伞末敏弹姿态测量处理系统的研究及实现[D]. 凌好.南京理工大学 2012
[10]基于多目标遗传算法的风力机叶片优化设计研究[D]. 雷恩奇.兰州理工大学 2011



本文编号：3031792