两种湍流模型在高速旋转翼身组合弹箭中的对比研究

作     者：石磊 杨云军 周伟江 Shi Lei;Yang Yunjun;Zhou Weijiang

作者机构：中国航天空气动力技术研究院北京100074 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(11372040 11472258) 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2017年第49卷第1期

页      码：84-92页

摘      要：弹箭设计、弹道计算和稳定性研究都需要准确预测旋转弹箭的马格努斯力和力矩,国内针对旋转弹箭气动特性的数值模拟工作集中在旋成体上,对带翼外形进行完全时间相关的非定常研究鲜有见到;国外虽然有对带翼外形开展研究,但以验证方法为主,对湍流模型在复杂外形弹箭旋转中的研究未曾见到.采用完全时间相关的非定常N-S方程,对带翼弹箭开展计算,对比了一方程SA(Spalart-Allmaras)湍流模型和两方程k-ωSST(shear-stress-transport)湍流模型对马格努斯效应产生的影响,并分析了旋转导致的边界层和涡非对称畸变,以及周向压力分布和剪切应力分布非对称畸变.结果表明:旋转引起的物面流场参数变化主要体现在弹体中后部,SA和SST湍流模型预测的全弹马格努斯特性与阿诺德工程发展中心(Arnold Engineering Development Center,AEDC)实验及陆军研究实验室(Army Research Laboratory,ARL)的计算结果一致性很好,对动导数而言两湍流模型计算精度相当.两湍流模型计算的弹体左侧流场参数差异比右侧大,分析认为正向旋转使左侧壁面速度方向与来流速度相反,相互阻碍使气流脉动效应更强.壁面附近湍流黏性系数SA结果大于SST结果,y=0截面物面压力SA结果小于SST结果、最大相差6%,摩阻系数SA结果大于SST结果、最大相差35%.SA对旋转产生的分离抑制作用强于SST.

主 题 词：湍流模型 翼身组合 旋转弹箭 马格努斯效应 数值模拟 

学科分类：080103[080103] 08[工学] 080104[080104] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 0701[理学-数学类] 0801[工学-力学类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.6052/0459-1879-16-151

馆 藏 号：203214878...