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机弹分离数值仿真研究

专 业: 飞行器设计
关键词: CFD 机弹干扰 动网格 分离弹道
分类号: V411.8  V271.4  TJ012.34
形 态: 共 85 页 约 55,675 个字 约 2.663 M内容
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内容摘要


对于军用飞行器来说,从高速飞行的载体上进行载荷如武器、油箱或电子对抗装置投放是非常具有挑战性的任务之一。

载荷分离分析用来避免事故的发生,通常包括弹道计算,分离安全区域的确认,气动干扰评估等。

多年以来,用真实载机和相关设备进行飞行试验是进行机弹分离分析的唯一手段,而这种的试验不仅成本巨大而且风险很高,尤其是在初始研究阶段。

本文采用CFD手段提供一个更安全,更高效的方法以解决此类问题。

本文首先分析数值模拟的一般过程,建立起干扰流场求解的物理模型和控制方程,研究了求解控制方程的数值方法,并介绍了动网格方法的理论。

其次,利用飞行力学的有关原理编制了求解适合导弹离机过程的六自由度动力学及运动学方程的程序,并改写为用户自定义程序添加到商业CFD软件中去。

根据某型载机及其挂架、挂弹的真实模型建立了机弹干扰的仿真流场,通过计算得到了干扰流场特性以及有关气动力数据。

最后,使用动态网格技术获得了导弹离机过程的六自由度运动参数,并对仿真结果进行了分析。

研究结果表明,计算流体力学方法可以很好地用于复杂流场的模拟;载机、挂架、导弹之间有着较强的气动干扰,导弹分离的轨迹因此受到了明显影响。

根据相同的原理,本文还研究了对导弹的姿态进行控制的分离运动,以及导弹从具有空腔流流场特性的弹舱内发射的分离特征。

由于机弹干扰流动涉及到流体力学中许多基本问题,在理论上具有普遍的意义。

另外在工程实际中,涉及到了机载武器投放的问题,具有较大的实践意义..……

全文目录


摘要
目录
第一章 绪论
1.1 研究的背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 计算流体力学概述
1.2.2 网格生成技术介绍
1.2.3 动态网格计算技术介绍
1.2.4 机弹分离的研究现状
1.3 本文的研究内容
第二章 计算流体力学方法
2.1 CFD数值模拟方法综述
2.2 物理模型与控制方程
2.2.1 N-S方程解法综述
2.2.2 雷诺平均N-S方程
2.2.3 湍流模型概述
2.2.4 用于外挂导弹投放分析的realizable κ-ε模型
2.2.5 用于内埋导弹投放分析的SST κ-ω模型
2.2.6 近壁面处理
2.2.7 边界条件
2.3 数值解法
2.3.1 有限体积法概述
2.3.2 挂飞稳态过程的N-S方程组的耦合求解
2.3.3 发射后非稳态过程的N-S方程组的分离求解
2.4 网格生成与更新技术
2.4.1 计算网格生成
2.4.2 动态网格技术
2.5 本章小结
第三章 弹道仿真模型与方法
3.1 坐标系定义及其变换
3.1.1 坐标系定义
3.1.2 坐标系间的变换
3.2 四元数方法的引入
3.2.1 用四元数描述矢量的定轴旋转
3.2.2 四元数的运动方程
3.3 动力学和运动学方程组
3.3.1 动力学方程
3.3.2 运动学方程
3.4 运动方程的求解
第四章 机弹分离仿真工具与条件
4.1 仿真工具介绍
4.1.1 FLUENT软件的特点
4.1.2 FLUENT软件在航空航天领域的应用
4.2.用户定义程序UDF概述
4.2.1 UDF概述
4.2.2 机弹干扰研究中UDF调用流程
4.3 仿真条件
4.3.1 求解域坐标系规定
4.3.2 飞机、挂架、导弹的流场网格区域
4.3.3 初始计算网格的生成
第五章 仿真结果与分析
5.1 外挂式导弹的无控分离运动仿真
5.1.1 仿真结果
5.1.2 本节总结
5.2 外挂式导弹的有控分离运动仿真
5.2.1 舵面运动的定义
5.2.2 仿真结果与无控分离的对比
5.2.3 本节总结
5.3 内埋式导弹无控分离运动仿真
5.3.1 仿真结果与外挂无控分离的对比
5.3.2 本节总结
5.4 本章小结
结束语
参考文献

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中图分类: > V411.8 > 航空、航天 > 航天(宇宙航行) > 基础理论及试验 > 空气动力学
其他分类: > V271.4 > 航空、航天 > 航空 > 各类型航空器 > 飞机
其他分类: > TJ012.34 > 工业技术 > 武器工业 > 一般性问题 > 理论与试验 > 枪炮弹道学

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