超高速飞行弹箭气动烧蚀数值模拟研究

超高速弹箭存在的气动加热烧蚀现象会严重影响其外弹道特性。该文针对此类弹箭,旨在建立完善的气动加热、烧蚀模型,通过应用小扰动理论研究了弹一翼间的气动干扰、采用轴对称比拟的方法考虑了有攻角(非对称)情况、引入热化学反应建立了高温下的烧蚀准则。结合实例,对完善的气动加热、烧蚀模型进行了数值求解,并依据仿真结果归纳出一些烧蚀规律,对开展这方面研究有一定指导意义。     

炮射导弹气动特性数值计算

为解决炮射导弹静稳定度低的问题,提出了两种针对尾翼的优化方案.以三维N-S方程为出发方程,采用S-A湍流模型,对炮射导弹的绕流场进行了数值模拟研究,得到了炮射导弹外形优化前后的气动特性参数,气动特性结果与风洞实验结果基本吻合.研究结果表明,两种尾翼优化方法均可有效地提高炮射导弹的静稳定度,并增加升力.     

自旋尾翼鸭式布局导弹的滚转特性

分析鸭式布局导弹的滚转耦合机理,进行固定尾翼鸭式布局导弹和自旋尾翼鸭式布局导弹的风洞试验.实验结果表明,对固定尾翼鸭式布局导弹,当鸭舵做副翼偏转进行滚转控制时,在导弹上产生数值很大的反向诱导滚转力矩,使鸭舵难以进行滚转控制;尾翼自旋减小了鸭舵副翼偏转进行滚转控制时导弹上产生的反向诱导滚转力矩,使鸭舵能对导弹进行滚转控制.尾翼自旋是实现鸭舵/尾翼气动解耦,使鸭舵进行滚转控制的有效措施.     

两种典型尾翼形状对无伞末敏弹气动特性的影响

为研究尾翼形状对双翼无伞末敏弹减速导旋性能的影响,分别对平板尾翼和S-C形尾翼结构末敏弹的气动特性进行研究。基于计算流体力学方法,获得了末敏弹气动外形的流场特性、表面压力分布和阻力系数、升力系数和转动力矩系数随攻角变化的规律。通过自由飞行试验对平板尾翼和S-C尾翼末敏弹进行了动态气动特性研究。数值计算结果显示,平板尾翼和S-C尾翼模型阻力系数在6～9间,其增阻效果明显;两模型升力系数均呈负线性变化,尾翼形状对升力系数影响较小;尾翼形状对转动力矩系数影响明显,平板尾翼几无转动力矩产生,S-C尾翼转动力矩相对较大并随攻角增加而减小。自由飞行试验表明,S-C尾翼结构自由飞行状态下增阻效果好于平板尾翼,并可使弹体获得转动力矩而维持稳定转速,能够实现稳态扫描运动。平板尾翼末敏弹自由飞行稳定性差。     

小长径比张开式尾翼弹气动力三维数值模拟

基于有限体积法计算了一种具有小长径比、大展弦比张开式尾翼弹在有攻角超声速粘性流动时的气动特性,分析了该弹周围的流场特性。研究结果表明,该尾翼弹的阻力系数和升力系数均随着马赫数增大而减少,随攻角增大而增大,且呈线性变化;当马赫数从2增大到4时,攻角从4°增大到12°,压心位置变化范围占全弹长的10.3%。     

折叠式主弹翼气动特性研究

针对制导航弹的气动设计要求,设计了一种前后折叠式弹翼.并使用数值计算和工程计算方法研究前后折叠式弹翼、钻石背弹翼以及后折前张式弹翼的气动特性.计算结果表明:前后折叠式弹翼与钻石背弹翼升力系数在攻角较小时接近,在攻角较大时,前后折叠式翼的升力系数大于钻石背弹翼;前后折叠式弹翼的升阻比最大;后折前张式弹翼的外形滚转阻尼力矩系数最小;钻石背弹翼的外形滚转阻尼力矩系数最大.     

V形尾翼无人机喷流对纵向气动影响数值模拟

研究了类似全球鹰的V形尾翼无人机与发动机喷流之间的干扰.采用有限体积法,求解全三维N-S方程,对进气道和喷口的内流场与全机外流场进行一体化数值模拟,给出了有、无喷流情况下在不同高度、马赫数、迎角以及相应发动机工作状态下的纵向气动特性,分析了喷流的干扰效应对飞机外流场造成的影响,从计算结果看,发动机喷流对飞机纵向气动力特性和力矩特性都有一定量的影响.这些可以作为V型尾翼无人机和发动机气动布局设计的参考.     

掠飞末敏弹滚转气动特性研究

为研究掠飞末敏弹在高速滚转状态下的气动特性,对其进行了静态和自由滚转风洞实验研究,在此基础上,结合数值仿真和近似理论方法,分析了弹箭高速滚转运动对其气动参数的影响,并获得了不同马赫数下的平衡转速随尾翼结构参数的变化规律.结果表明:平衡转速随马赫数增加而增大,但变化斜率随马赫数增加有所减小;在相同马赫数下,平衡转速随攻角增加而减小,且变化规律具有非线性特性;增大尾翼根稍比、扭曲率以及后掠角均有利于提高弹箭平衡转速;弹箭在高速滚转状态下的气动特性与静止状态相比存在显著差异,除产生较大的偏航力矩外,还将导致俯仰力矩系数减小、压心位置前移等现象,这对提高尾翼弹箭飞行稳定性是不利的.      

细长自旋弹箭飞行时横向自振特性的有限元法

研究具有自旋角速度的细长弹箭在飞行时横向振动的自振特性.利用转子动力学和有限单元的思想,考虑轴向连续点的陀螺效应,通过Lagrange方程建立自旋弹箭横向振动方程.利用该方程,通过数值计算,可给出细长旋转弹箭飞行时的进动转速和临界转速,以及相应的位移和角度振型.     

关于2种典型风场对弹箭运动轨迹影响的三维数值分析

为了深入探讨风场对弹箭运动轨迹的影响规律,从飞行动力学以及外弹道气象学的基本原理出发,建立了弹箭在风场中运动的三维动力学方程和运动学方程;通过2种典型的风场--均匀定常风场和非均匀埃克曼风场的全弹道三维数值模拟,分析了大气风场对弹箭弹道影响的一般规律,从而为进行风修正弹箭控制系统设计以及气象信息的融合应用提供技术支持和...     

外形参数对矩形截面弹体气动和隐身特性的影响

用流体动力学(CFD)数值模拟方法和图形算法(GRECO),对机载布撒器绕流场进行了数值模拟和雷达散射截面(RCS)的计算,得到气动特性数值计算结果与风洞试验结果,RCS计算结果与外场测量结果均十分吻合.在此基础上研究了矩形截面宽高比和圆角半径比对弹体气动特性和隐身特性的影响.计算结果表明,建立外形参数与气动和隐身特性关系数据库、发展基于数据库的气动特性和隐身特性的工程计算方法,是进行布撒器等非常规外形和特种部件气动设计和RCS设计的有效途径.     

Tests and Numerical Simulation of Aerodynamic Characteristics of Airfoils for General Aviation Applications

This paper was to validate the effects of airfoil thickness ratio on the characteristics of a family of airfoils. Research was carried out in different ways. First, tests were conducted in the wind tunnel. And numerical simulation was performed on the basis of tests. Results from calculation were consistent with tests, indicating that numerical method could help evaluate characteristics of airfoils. Then the results were confirmed by compared with empirical data. The study also showed that the determining factor of lift is not only the thickness ratio, but the angle of attack, the relative camber and the camber line. The thickness ratio appears to have little effect on lift coefficient at zero angle of attack, since the angle of zero lift is largely determined by the airfoil camber. According to the research, numerical simulation can be used to determine the aerodynamic characteristics of airfoils in different environment such as in the dusty or humid air.     

火箭弹锥形运动的数学仿真与抑制措施

通过对卷弧形尾翼3种不同安装方式大长径比无控低速旋转火箭弹的气动特性进行数值计算,并进行六自由度弹道数值仿真,验证了火箭弹的锥形运动以及尾翼安装方式对锥形运动的影响,进一步证明了卷弧形尾翼采用反装让弹体反向滚转可抑制低速旋转无控火箭弹的锥形运动.     

直升机旋翼结冰后三维桨叶气动特性数值分析

针对直升机旋翼桨叶结冰问题,研究了结冰前后三维旋翼桨叶气动特性.基于多参考系模型建立了旋翼桨叶三维结冰数值模拟方法,对其中空气流场计算、水滴撞击特性计算、结冰生成计算和几何模型重构等步骤进行了介绍.以C-T旋翼为模型,计算分析了结冰对旋翼桨叶气动特性的影响.计算结果表明,结冰后旋翼桨叶升力降低、阻力增加,悬停性能下降明...     

输电导线空气动力特性研究进展

我国输电线路工程普遍具有线路长、跨度大的特点,传统的输电方式难以满足输电工程的要求,所以目前的研究集中在了特高压直流和特高压交流输电技术.这种特殊的输电方式实现了大跨度送电,但输电导线气动参数更为复杂,风荷载下的参与变量增多.而在风荷载激励下,输电导线易发生次档距振动和舞动两种振动现象,这直接影响着电网的运行安全.分析导线在风荷载作用下的空气动力特性是研究输电线路风致振动机理的基础.因此,为了能准确掌握提高输电线路可靠性与稳定性的关键技术,科研人员从多方面对输电导线的空气动力特性进行了严谨的研究.对此进行了归纳与梳理,这为扩展交、直流输电技术以及输电导线的风致振动防治提供了研究思路.     

低阻附件对某低风阻车型气动影响研究

以某低风阻电动汽车为研究对象,分别对有无前轮扰流板、后轮侧板及后轮导流罩展开数值研究,通过对比不同工况气动力、表面压力、流场计算结果,评估了3种低阻附件对低风阻车型气动特性的影响。研究表明：相较于基础工况,仅去掉前轮扰流板、后轮侧板、后轮导流罩以及同时去掉后轮侧板及导流罩时,该车总风阻力分别增大3.0%、6.5%、-1.8%、1.2%;低阻车总风阻力变化的主要贡献来自于前后轮区域、车底和背部;低阻附件主要通过改变车轮区域的流场间接影响车底阻塞度,进而改变车轮-车身空气动力学的相互作用,从而给低阻车整车气动特性带来影响。     

基于LES方法仿生翼型气动特性数值模拟

采用大涡模拟方法,研究在翼型不同位置添加脊状结构对翼型流场及气动性能的影响,讨论了添加脊状结构后翼型流场的流动特性和涡结构特性。研究发现：1)在α=6°攻角条件下,无论riblet-Q翼型模型或riblet-H翼型模型均可改善边界层分离情况,但riblet- H翼型模型表现出更好的控制效果。2）后段布置脊状结构能够有效推迟翼型边界层分离点,抑制边界层大涡形成,控制分离涡的发展和脱落。3）riblet-H翼型模型使翼型的升力系数增大,同时也使其阻力系数降低,升阻比较原翼型有了较大提高。