【摘 要】
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为了顺应现代战争的需求,火箭武器趋于大长径比、高速等特点发展。本文以某高速火箭弹为研究对象,使用Fluent对火箭弹在无旋转和旋转情况下的外流场进行数值模拟,得到其在无旋转情况下的气动参数和滚转气动参数;然后采用双向流固耦合的方法对翼片的气动弹性进行数值仿真,得到翼片形变随时间的变化及变形后对气动参数的影响。具体工作如下:(1)对四尾翼模型弹进行数值仿真,将得到的气动参数与文献中的试验结果和仿真结
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为了顺应现代战争的需求,火箭武器趋于大长径比、高速等特点发展。本文以某高速火箭弹为研究对象,使用Fluent对火箭弹在无旋转和旋转情况下的外流场进行数值模拟,得到其在无旋转情况下的气动参数和滚转气动参数;然后采用双向流固耦合的方法对翼片的气动弹性进行数值仿真,得到翼片形变随时间的变化及变形后对气动参数的影响。具体工作如下:(1)对四尾翼模型弹进行数值仿真,将得到的气动参数与文献中的试验结果和仿真结果对比。结果表明,仿真结果与试验结果误差在允许范围内,验证了数值方法的可行性。采用相同的数值方法对该高速火箭弹无旋转时的外流场进行计算,得到了不同马赫数、不同攻角及不同翼片斜置角下火箭弹的气动参数变化。结果表明:火箭弹升力系数随Ma的增大先增大后减小、随攻角的增大而增大,翼片斜置角的变化对升力系数无明显影响。(2)为研究火箭弹的滚转气动特性,采用多参考系模型模拟火箭弹的定常旋转,研究了来流马赫数、来流攻角及翼片斜置角对火箭弹平衡转速和滚转阻尼力矩导数的影响。结果表明,火箭弹平衡转速随Ma的增大而增大,随攻角的增大而增大,随翼片斜置角的增大而增大;滚转阻尼力矩导数绝对值随Ma的增大先增大后减小,随攻角、翼片斜置角的增大而增大。(3)基于ANSYS Workbench平台,采用双向流固耦合、弹簧光顺方法对翼片在不同Ma、不同来流攻角及不同斜置角下的气动弹性进行了数值仿真和分析。结果表明:翼片变形形式主要表现为弯曲变形,变形呈周期性变化且逐渐趋于收敛,其最大变形出现在翼梢处;来流马赫数、攻角越大,翼片变形越大;两侧翼片随翼片斜置角的变化变形规律相反。翼片变形时产生的应力主要集中在安装支脚处,翼片变形产生的最大应力随来流马赫数、攻角和斜置角的增大而增大,翼片变形幅度越大,翼片支脚处产生的应力越大。翼片变形后提供的升力有一定的减小。
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