三翼气动布局小型炸弹的气动特性仿真研究

发布时间：2021-06-03 21:56

　　小型化是制导炸弹发展的一个趋势。小型制导炸弹直径小,重量轻,大都不携带动力装置,为了提高射程,常采用大展弦比气动外形,但翼片在飞行时会发生气动变形。本文重点考虑弹体、翼型以及翼片形状等结构因素,设计了一种三翼气动布局的小型炸弹,并对其气动特性和气动变形进行了仿真,为制导弹药的小型化设计与发展提供借鉴。利用Spalart-Allmaras湍流“模型”,对制导炸弹亚音速下的气动特性进行了仿真计算,得到了翼片形状对三翼气动布局的炸弹的气动特性的影响规律以及翼片形状相同时翼片数目对制导炸弹的气动特性的影响规律。针对炸弹飞行中翼片变形的问题,利用双向流固耦合方法,对三翼气动布局炸弹弹性翼的气动变形进行了仿真计算,得到了翼片材料和来流速度与攻角对其气动变形的影响规律以及翼片变形对气动特性的影响规律,并与刚性翼的气动特性进行了对比。结果表明：（1）对于二分之一翼展为100mm、150mm、200mm、250mm的四种三片翼片的炸弹,二分之一翼展越大其升阻比与稳定性越大；（2）对于前缘夹角θ为30°、41°、60°、90°、120°的五种三片翼片的炸弹,前缘夹角越小稳定性越好,在小攻角时,前缘夹角为6... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 国内外制导炸弹的研制现状
    1.3 论文相关技术的研究现状
        1.3.1 计算流体力学在弹药领域的研究现状
        1.3.2 流固耦合仿真技术的研究现状
        1.3.3 柔性翼的研究现状
    1.4 本文主要的研究内容
2 小型炸弹的气动外形设计
    2.1 小型炸弹的气动布局选择
    2.2 小型炸弹弹体的气动设计
        2.2.1 弹头部结构设计
        2.2.2 弹体中部及尾部设计
    2.3 小型炸弹的翼片设计
        2.3.1 翼型对炸弹的气动特性的研究
        2.3.2 小型炸弹翼片平面形状的研究
    2.4 小型炸弹的总体气动布局
    2.5 本章小结
3 小型炸弹的气动特性仿真研究
    3.1 小型炸弹的气动特性仿真方法及其验证
        3.1.1 计算流体力学在弹箭设计中的应用
        3.1.2 计算流体力学的相关理论
        3.1.3 网格划分
        3.1.4 仿真方法的验证
    3.2 不同翼展的炸弹的仿真研究
        3.2.1 仿真模型及前处理
        3.2.2 仿真结果研究
    3.3 不同翼片前缘夹角的炸弹的仿真研究
        3.3.1 仿真模型及前处理
        3.3.2 仿真结果研究
    3.4 不同翼片数目气动布局的气动仿真对比
        3.4.1 仿真模型及前处理
        3.4.2 仿真结果研究
    3.5 本章小结
4 基于双向流固耦合方法的弹性翼小型炸弹气动特性研究
    4.1 ANSYS/Workbench双向流固耦合仿真
        4.1.1 双向流固耦合求解过程
        4.1.2 控制方程
        4.1.3 耦合交界面的处理方法
    4.2 小型炸弹的流固耦合仿真计算
        4.2.1 仿真模型与网格
        4.2.2 边界条件设置与材料属性
    4.3 弹性翼与刚性翼气动特性的对比研究
        4.3.1 气动力的对比研究
        4.3.2 俯仰力矩系数的对比研究
        4.3.3 翼片材料对炸弹气动变形的影响
    4.4 本章小结
5 结束语
    5.1 主要研究工作总结
    5.2 有待进一步解决的问题
致谢
参考文献
附录



本文编号：3211323