火箭滑橇空气动力的数值模拟

摘要

随着火箭滑橇技术的发展，目前对火箭滑橇的速度要求越来越高。然而当火箭滑橇高速飞行时，火箭滑橇的支撑结构可能导致橇体严重的振动。引起这种振动的原因之一是其受到不稳定的空气动力。因此，火箭滑橇的空气动力特性就成为不可回避的问题，必须对其进行深入研究。 本工作应用空气动力学的理论及风洞试验测到的单个物体的阻力系数对火箭滑橇所受的阻力系数进行了分析与估算；应用GAMBIT和FLUENT软件对火箭滑橇的空气动力特性进行数值模拟，得到了火箭弹高空飞行与近地飞行时的阻力系数的差别：比较了四种常用湍流模型在模拟单轨火箭滑橇外流场计算中的优劣，通过数值模拟计算，给出了单轨火箭滑橇的阻力系数曲线；最后探讨了双轨火箭滑橇几何模型的建立与网格划分的疏密度对于计算精度的影响，同时应用数值模拟软件的后处理功能清楚地看到其外流场的特点，得到了双轨火箭滑橇的阻力系数曲线。 研究结果表明，空气动力的数值模拟方法对火箭滑橇的设计是有帮助的。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1火箭滑橇空气动力特性的研究意义

1.2火箭滑橇空气动力特性的研究现状及发展

1.3本文研究内容

2火箭滑橇空气动力的理论分析及估算

2.1流体与流动的基本属性

2.1.1理想流体与粘性流体

2.1.2可压缩流体与不可压缩流体

2.1.3定常流体与非定常流体

2.1.4层流与紊流

2.2三维湍流模型

2.2.1一方程模型

2.2.2标准κ-ε两方程模型

2.2.3 RNG κ-ε模型

2.2.4 Realizableκ-ε模型

2.3火箭滑橇空气动力的估算

2.3.1火箭弹空气阻力系数的估算

2.3.2火箭滑橇空气阻力系数的估算

2.4本章小结

3计算流体动力学(CFD)的理论基础

3.1流体动力学的控制方程

3.2有限体积法

3.2.1有限体积法的基本思想

3.2.2有限体积法所使用的网格

3.3基于有限体积法的控制方程的离散格式

3.3.1中心差分格式

3.3.2一阶迎风格式

3.3.3二阶迎风格式

3.4 CFD的计算精度

3.5 CFD的求解流程

3.6数值模拟采用的软件

3.6.1 GAMBIT软件的基本知识

3.6.2 FLUENT软件的基本知识

3.7本章小结

4火箭滑橇空气动力的数值模拟及分析

4.1火箭弹空气动力的数值模拟及分析

4.1.1火箭弹以0°和5°攻角在空中飞行时空气动力的数值模拟

4.1.2火箭弹以0°和5°攻角在空中飞行时空气动力的数值模拟分析

4.1.3火箭弹以0°和5°攻角近地飞行时空气动力的数值模拟

4.1.4火箭弹以0°和5°攻角时近地飞行时空气动力的数值模拟分析

4.2单轨火箭滑橇空气动力的数值模拟及分析

4.2.1单轨火箭滑橇空气动力的数值模拟

4.2.2单轨火箭滑橇空气动力的数值模拟分析

4.3双轨火箭滑橇空气动力的数值模拟及分析

4.3.1双轨火箭滑橇空气动力的数值模拟

4.3.2双轨火箭滑橇空气动力的数值模拟分析

4.4本章小结

5结论

致谢

参考文献