大长径比弹箭弹性变形的数值模拟及其气动特性研究

发布时间：2025-01-15 21:08

　　为了符合现代战争高速度、高机动性、高精度和远程打击的需求,弹箭的长径比逐渐变大。然而随着弹箭长径比的增加,引起弹箭表面的外流场发生变化,使弹箭的气动布局重新分布,弹箭的抗弯强度和横向弯曲振动的固有频率降低,在弹箭的发射和飞行过程中会产生横向弯曲振动,即发生柔性变形,从而改变了弹箭的飞行姿态,影响了弹箭的机动性,降低了弹箭远程打击的精度。因此,要研究弹箭的气动特性和柔性变形,就必须把弹箭的气动特性与柔性变形相结合起来,两者统一起来才能更好地对大长径比制导弹箭进行研究。 首先,本文采用数值模拟的计算方法对弹箭进行数值计算,建立不同长径比弹箭模型,研究不同长径比弹箭的气动特性在不同攻角和不同马赫数下的变化规律,并且通过风洞实验验证了计算结果的正确性。 然后建立不同振型时发生柔性变形后的弹箭模型,研究在不同振型时弹箭发生柔性变形后对弹箭气动特性的影响,得到发生柔性变形后弹箭的升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数在不同攻角和不同马赫数下的变化规律。对比分析不同振型和刚体模型弹箭的静稳定储备量,得到弹箭飞行稳定性与柔性变形的相互关系。 最后采用流固耦合的数值计算方法对不同马赫数和不同攻角下自...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
目录
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注释表
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 大长径比弹箭柔性变形的国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 大长径比弹箭柔性变形的研究方法
    1.4 本文主要内容
2 数值计算方法
    2.1 控制方程
        2.1.1 连续性方程
        2.1.2 动量守恒方程
        2.1.3 能量守恒方程
        2.1.4 湍流控制方程
    2.2 初始与边界条件
    2.3 有限体积法(FVM)的求解方法
    2.4 网格生成
    2.5 流刚耦合分析方法
        2.5.1 流固耦合简介
        2.5.2 流固耦合控制方程
        2.5.3 单向流固耦合分析
    2.6 本章小结
3 弹箭不同长径比时的气动特性分析
    3.1 计算模型及其网格
        3.1.1 弹箭几何模型
        3.1.2 模型网格的生成
    3.2 计算结果验证
    3.3 不同长径比时弹箭的气动特性
        3.3.1 阻力系数
        3.3.2 升力系数
        3.3.3 俯仰力矩系数
    3.4 流场压力分布云图
        3.4.1 弹箭R1的压力云图
        3.4.2 弹箭R2的压力云图
        3.4.3 弹箭R3的压力云图
        3.4.4 不同长径比弹箭各部位压力分布云图
    3.5 本章小结
4 柔性变形对大长径比弹箭气动特性的影响
    4.1 计算模型
    4.2 不同振型时弹箭的气动特性
        4.2.1 阻力系数
        4.2.2 升力系数
        4.2.3 俯仰力矩系数
    4.3 不同振型弹箭的压力云图
    4.4 变形对弹箭静稳定性的影响
    4.5 本章小结
5 不同气动载荷对大长径比弹箭柔性变形的影响
    5.1 计算模型
    5.2 流固耦合计算方法
    5.3 不同气动载荷下弹箭的柔性变形量和应力分布特性
        5.3.1 弹箭材料的选择
        5.3.2 不同马赫数时弹箭的变形量云图
        5.3.3 不同攻角时弹箭的变形量云图
        5.3.4 马赫数对弹箭应力分布的影响
        5.3.5 攻角变化对弹箭应力分布的影响
        5.3.6 弹箭各部分的变形量及应力分布
    5.4 不同长径比时弹箭的柔性变形量及其应力分布特性
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
参考文献



本文编号：4027848