基于数值模拟的旋转弹马格努斯效应研究

摘要

马格努斯效应对旋转类弹箭飞行器的飞行轨迹和动态稳定性具有重要影响.本文首先在网格分辨度足够高的情况下通过充分发展槽道流的算例对FLUENT中不同涡粘模型和雷诺应力模型进行了验证,以保证近壁面流动这一典型流动特征的良好模拟效果.之后采用二阶迎风格式和k-εYang-Shih模型对ANSR的三维模型进行研究.在4°攻角下对旋转弹不同无量纲旋转角速度的马格努斯效应进行了仿真,探究了不同的旋转角速度对马格努斯效应的影响,发现同一攻角下,侧向力与无量纲角速度之比随着无量纲角速度的增加略有减小.通过对来流为1.8马赫、攻角为0°～8°、无量纲旋转角速度为0.315的状态进行模拟,获得了与实验值较为接近的模拟结果.最后通过对比不同攻角和不同无量纲角速度下的流线图,发现了二者对马格努斯效应产生影响的不同机理.