非结构动网格技术在子母弹分离流场仿真中的应用

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随着计算流体力学(CFD)的飞速发展,数值模拟在实际工程应用中发挥着越来越重要的作用,对于外形复杂的多体分离问题,如果仅仅依靠风洞试验方法,不但对试验设备和人员要求很高,其结果也不能全面的描述实际过程。动网格方法的引入使得解决大位移动边界的流场仿真问题更加容易。通过将计算区域分解为多个易于生成结构网格的子域和非结构网格的子域,使结构网格伴随移动壁面一起运动,提高计算精度和效率。根据弹体飞行的物理原理,分析数值模拟的一般过程,建立子母弹抛撒时干扰流场求解的数学模型,研究了求解控制方程的数值方法。采用混合结构的动网格方法处理子弹运动时网格的变化过程。求解适合子母弹分离过程中子弹的六自由度动力学及运动学方程,通过UDF功能对FLUENT软件进行二次开发。使用动态网格技术获得了子母弹分离过程中子弹的六自由度运动参数,获得干扰流场特性以及有关气动力数据,并对仿真结果进行了分析。研究结果表明,基于非定常可压缩雷诺平均N-S方程,以Realizable(κ-ε)方程模型作为湍流模型,近壁面采用壁面函数法,空间离散采用基于有限体积的AUSM+格式,较准确地模拟了子母弹分离时的复杂流场,子弹和母弹之间有着较强的气动干扰,初始攻角和抛撒速度对子弹分离的轨迹影响明显。由于多体分离干扰流动涉及到流体力学中许多基本问题,因此对该问题进行研究,在理论和工程上都具有普遍的意义。
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