多弹头抛罩与分离过程多体气动耦合分析研究
发布时间：2021-08-02 16:49
在科学研究领域和航天航空领域,多体分离问题一直深受广泛研究学者的关注,这类问题通常具有相对位移大,分离体的数目较多,受气动影响严重等特点,而分离过程是否能够顺利实现将对分离后的分离体的飞行姿态产生直接影响,甚至会对任务的成败产生影响。因此本文以由支撑体、四枚外壳以及六枚弹头组成的空中多体系统为研究对象,对多弹头抛罩与分离过程进行了动态仿真模拟。采用三维建模Solid Works软件,建立由支撑体、四枚外壳以及六枚弹头组成的多体系统的三维物理模型,之后采用MBDyn软件实现多弹头抛罩过程、多弹头同步分离过程以及多弹头依次分离过程的动力学模型搭建,并与Simulink进行联合动力学仿真。分离状态设定为25km的高度、分离体的飞行速度为1380m/s,在忽略重力的条件下,采用经验公式对每个物理模型的气动力进行计算并代入动力学仿真过程中,对弹头抛罩过程以及同步分离过程、依次分离过程的动力学特性进行研究。之后采用开源计算流体力学软件Open FOAM,对由两个弹头和支撑体组成的同步分离模型进行了动态仿真计算。通过自带网格划分工具进行气动网格的划分、动网格文件的编写以及气动模型的建立,完成同步分离...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多体
多体分离
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文22为90°，如图3-1a)、c)所示。六枚弹头绕支撑体呈圆周阵列分布，每个弹头底部的圆心夹角为60°，如图3-1b)、d)所示。a)支撑体三维模型b)外壳三维模型c)弹头三维模型图3-2支撑体、外壳及单弹头的三维模型支撑体由末端的圆盘和前端的圆柱体组成，其中底部圆盘半径设置为59mm，厚度为3mm，中间支撑圆柱半径为6mm，高度为306.5mm，具体如图3-2a)所示，出于模型简化的目的，忽略了分离装置的三维建模。外壳由后端的圆台部分和前端的二次圆锥曲线形组成，后端的圆台部分是直径较大的支撑底部与直径较小的弹头尖端的过度段，其中圆台底端半径设置为59mm，与支撑底部重合，圆台前端半径设置为10mm，高度为292mm，圆锥部分高度为30mm，其中为了便于后续的气动模型的建立与网格的划分，对弹头尖端部分进行了圆角处理具体如图3-2b)所示。单弹头由前端的二次圆锥曲线形与后端的圆柱体组成，前端的圆锥部分是直径较小的弹头尖端与直径较大的弹体后端圆柱的过度段，气动特性较好，弹体的圆柱部分半径设置为15mm，高度设置为130mm，弹头圆锥部分高度为32mm，其中为了便于后续的气动模型的建立与网格的划分，对弹头尖端部分进行了圆角处理，具体如图3-2c)所示。3.2MBDyn软件简介及文件配置本节通过MBDyn软件，编写配置文件，包括单体的模型信息、质量信息、惯性信息、质心位置信息，约束信息和仿真参数等，实现动力学模型的建立。模型由上一节采用SolidWorks软件建立的三维模型转换为三维对象obj的格式传输给MBDyn动力学仿真软件。3.2.1MBDyn软件简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双向流固耦合的机载导弹分离动力学研究[J]. 朱世权,李海元,陈志华,黄振贵,张焕好. 工程力学. 2017(10)
[2]CFD技术发展及其在航空领域中的应用进展[J]. 罗磊,高振勋,蒋崇文. 航空制造技术. 2016(20)
[3]多体分离风洞自由飞试验[J]. 蒋增辉,宋威,贾区耀,陈农. 空气动力学学报. 2016(05)
[4]基于非结构网格的飞行器多体分离数值模拟[J]. 李绍磊,郑建靖,尚萌萌. 计算机应用. 2016(06)
[5]超声速脱壳穿甲弹二维流场的数值模拟[J]. 钱吉胜,韩珺礼,黄振贵,陈志华. 四川兵工学报. 2011(10)
[6]基于动态混合网格的多体分离数值模拟方法[J]. 段旭鹏,常兴华,张来平. 空气动力学学报. 2011(04)
[7]超音速子母弹分离干扰流场数值模拟与试验研究[J]. 陶如意,张丁山,赵润祥,王浩. 空气动力学学报. 2010(03)
[8]弹体级间分离流场特性的数值模拟研究[J]. 周伟江,白鹏,马汉东. 计算物理. 2000(05)
[9]航天仿真技术的现状及展望[J]. 胡峰,孙国基. 系统仿真学报. 1999(02)
博士论文
[1]尾翼稳定脱壳穿甲弹脱壳动力学研究[D]. 黄振贵.南京理工大学 2015
[2]子母弹抛撒、分离与干扰的气动特性研究[D]. 陶如意.南京理工大学 2009
[3]航天器功能行为虚拟原型建模方法及实现技术研究[D]. 李连军.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]基于OpenFoam的流固耦合数值方法研究[D]. 葛佳斌.浙江大学 2015
[2]基于RBF方法的扑翼非定常气动特性数值研究[D]. 孙帅.北京理工大学 2014
[3]火箭整流罩分离过程仿真分析[D]. 张大利.哈尔滨工业大学 2013
[4]波动翼对动态失速控制的研究[D]. 葛兰.上海交通大学 2013
[5]基于FLUENT和ADAMS的导弹分离联合仿真分析[D]. 李艳军.哈尔滨工业大学 2012
[6]拍动翼的非定常流动机理的数值研究[D]. 文敏华.上海交通大学 2012
[7]航天器展开机构虚拟样机动力学仿真研究[D]. 马毅.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2006
本文编号：3317922
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多体
多体分离
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文22为90°，如图3-1a)、c)所示。六枚弹头绕支撑体呈圆周阵列分布，每个弹头底部的圆心夹角为60°，如图3-1b)、d)所示。a)支撑体三维模型b)外壳三维模型c)弹头三维模型图3-2支撑体、外壳及单弹头的三维模型支撑体由末端的圆盘和前端的圆柱体组成，其中底部圆盘半径设置为59mm，厚度为3mm，中间支撑圆柱半径为6mm，高度为306.5mm，具体如图3-2a)所示，出于模型简化的目的，忽略了分离装置的三维建模。外壳由后端的圆台部分和前端的二次圆锥曲线形组成，后端的圆台部分是直径较大的支撑底部与直径较小的弹头尖端的过度段，其中圆台底端半径设置为59mm，与支撑底部重合，圆台前端半径设置为10mm，高度为292mm，圆锥部分高度为30mm，其中为了便于后续的气动模型的建立与网格的划分，对弹头尖端部分进行了圆角处理具体如图3-2b)所示。单弹头由前端的二次圆锥曲线形与后端的圆柱体组成，前端的圆锥部分是直径较小的弹头尖端与直径较大的弹体后端圆柱的过度段，气动特性较好，弹体的圆柱部分半径设置为15mm，高度设置为130mm，弹头圆锥部分高度为32mm，其中为了便于后续的气动模型的建立与网格的划分，对弹头尖端部分进行了圆角处理，具体如图3-2c)所示。3.2MBDyn软件简介及文件配置本节通过MBDyn软件，编写配置文件，包括单体的模型信息、质量信息、惯性信息、质心位置信息，约束信息和仿真参数等，实现动力学模型的建立。模型由上一节采用SolidWorks软件建立的三维模型转换为三维对象obj的格式传输给MBDyn动力学仿真软件。3.2.1MBDyn软件简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双向流固耦合的机载导弹分离动力学研究[J]. 朱世权,李海元,陈志华,黄振贵,张焕好. 工程力学. 2017(10)
[2]CFD技术发展及其在航空领域中的应用进展[J]. 罗磊,高振勋,蒋崇文. 航空制造技术. 2016(20)
[3]多体分离风洞自由飞试验[J]. 蒋增辉,宋威,贾区耀,陈农. 空气动力学学报. 2016(05)
[4]基于非结构网格的飞行器多体分离数值模拟[J]. 李绍磊,郑建靖,尚萌萌. 计算机应用. 2016(06)
[5]超声速脱壳穿甲弹二维流场的数值模拟[J]. 钱吉胜,韩珺礼,黄振贵,陈志华. 四川兵工学报. 2011(10)
[6]基于动态混合网格的多体分离数值模拟方法[J]. 段旭鹏,常兴华,张来平. 空气动力学学报. 2011(04)
[7]超音速子母弹分离干扰流场数值模拟与试验研究[J]. 陶如意,张丁山,赵润祥,王浩. 空气动力学学报. 2010(03)
[8]弹体级间分离流场特性的数值模拟研究[J]. 周伟江,白鹏,马汉东. 计算物理. 2000(05)
[9]航天仿真技术的现状及展望[J]. 胡峰,孙国基. 系统仿真学报. 1999(02)
博士论文
[1]尾翼稳定脱壳穿甲弹脱壳动力学研究[D]. 黄振贵.南京理工大学 2015
[2]子母弹抛撒、分离与干扰的气动特性研究[D]. 陶如意.南京理工大学 2009
[3]航天器功能行为虚拟原型建模方法及实现技术研究[D]. 李连军.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]基于OpenFoam的流固耦合数值方法研究[D]. 葛佳斌.浙江大学 2015
[2]基于RBF方法的扑翼非定常气动特性数值研究[D]. 孙帅.北京理工大学 2014
[3]火箭整流罩分离过程仿真分析[D]. 张大利.哈尔滨工业大学 2013
[4]波动翼对动态失速控制的研究[D]. 葛兰.上海交通大学 2013
[5]基于FLUENT和ADAMS的导弹分离联合仿真分析[D]. 李艳军.哈尔滨工业大学 2012
[6]拍动翼的非定常流动机理的数值研究[D]. 文敏华.上海交通大学 2012
[7]航天器展开机构虚拟样机动力学仿真研究[D]. 马毅.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2006
本文编号：3317922
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