亚、跨声速下卷弧翼弹箭气动特性研究

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卷弧翼具有节省空间、便于包装等优点,在现代兵器中有着广泛的应用。卷弧翼与平板翼相比,存在着自诱导滚转特性、较严重的交叉耦合效应等特殊的气动问题,这些问题对于无控的卷弧尾翼弹而言,在很大程度上影响了飞行稳定性。关于这方面的研究,国外领先于国内,而试验则领先于理论和计算,因此有必要对其进行深入研究。为适应对卷弧翼的研究的需要,现代武器的设计就要求计算流体力学为其提供精确、高效率和实用性的气动数据以及用于流场分析的工具,因此,不能仅满足于采用Euler方程进行数值模拟,它更要求对N-S方程的求解以便可以模拟它的粘性效应,提供更加准确、详实的流场信息。本文以卷弧翼弹箭为研究对象,采用弧长法生成三维结构化贴体网格,利用弧长与坐标的一一对应关系,构造三次函数,通过调整系数来调节网格疏密程度,以满足数值计算的要求;运用LU-SGS隐式推进方法结合Jameson中心差分格式求解N-S方程,得到马赫数为0.5、0.7、0.9、1.1、1.3、1.5,攻角为0°、2°、4°、6°、8°时的30个状态下的流场参数,计算并分析阻力系数、升力系数、俯仰力矩系数、压力系数和滚转力矩系数随马赫数和攻角的变化趋势,获得滚转力矩系数改变方向的马赫数范围,计算结果符合基本的气动力规律。本文所得结果对卷弧翼弹箭的气动力设计具有一定的参考价值。
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