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《基于ale方程及嵌入網(wǎng)格法的膛口流場數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、萬方數(shù)據(jù)第28卷第12期207年12月兵工學報ACTAARMAMENTARIIV01．28No．12Dec．2007基于ALE方程及嵌入網(wǎng)格法的膛口流場數(shù)值模擬姜孝海，李鴻志，范寶春，陳志華(南京理工大學彈道重點實驗室，江蘇南京210094)摘要：采用基于ALE(ArbitaryLagrangian—Eulerian)方程的動網(wǎng)格和嵌入網(wǎng)格法及二階精度Roe方法，對膛口流場進行了數(shù)值模擬。根據(jù)數(shù)值結(jié)果，詳細討論了初始流場、火藥燃氣流場的形成與發(fā)展以及與彈丸的耦合和相互作用過程，并與膛口流場的實驗陰影照片進行了對照，兩者在定性上是吻合的。關(guān)鍵詞：流體力學；膛口流場；
2、數(shù)值模擬；實驗陰影；動力學過程中圖分類號：TJ012．2文獻標志碼：A文章編號：1000—1093(2007)12—1512—04NumericalSimulationofMuzzleFlowFieJdBasedonALEEquationandChimeraGridsJIANGXiao—hai，LIHong—zhi，F(xiàn)ANBao—chun，CHENZhi—hua(KeyLaboratoryofBallistics，NanjinguniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，Jiangsu，China)Abstract
3、：Themuzzleflowfieldwassimulatednumericallybychimeragridsanddynamicmeshbased。nALE(ArbitaryLagrangian—Eulerian)equationsandsecond—orderprecisionRoescheme．Fromthepredictedresults，theinteractionsamongprecursorflowfield，muzzleblastflowfieldandhigh—speedprojectilewerediscussedindetail．Andag
4、oodqualitativeagreementbetweenthedistributionsofthepredicteddensitygradientandtheexperimentalshadowgraphwasobtained．KeywOrds：fluidmechanics；muzzleflowfield；numericalsimulation；experimentalshadowgraph；dy．namicprocessO引言關(guān)于火炮發(fā)射時膛口沖擊波、噪聲及膛口焰等對人員、運載平臺(車船)及其裝備等的危害作用以及膛口氣流對彈丸初始擾動和射擊精度的影響問題，國
5、內(nèi)外已進行了大量的研究工作。隨著計算機與計算方法的不斷發(fā)展，膛口流場的數(shù)值模擬，仍是中間彈道學的重要研究方向之一。由于膛口流場是一個包含高速運動彈丸、多個射流和沖擊波、湍流等相互耦合和作用的多維、多相、帶化學反應的非定常超音速氣體動力學問題以收稿日期：2006—06—27基金項目：國防科技重點實驗室基金資助項目及模型與解法的復雜性，關(guān)于膛口流場的數(shù)值研究，一般都作了不同程度的簡化，如不考慮化學反應【卜4f、忽略初始流場[1
6、、簡化彈丸形狀[2]甚至忽略運動彈丸∞J，或者在研究某單一因素的影響機理時而忽略其它[4_5]等。這些簡化難以全面反映膛口流場的復雜機理，不能
7、準確地再現(xiàn)膛口流場的真實物理過程。因此，開展真實膛口流場的全物理過程的數(shù)值研究工作具有重要的現(xiàn)實意義。本文模擬帶初始流場和運動彈丸的膛口流場。為便于處理因彈丸運動引起的網(wǎng)格變形，更好的捕捉激波和接觸間斷，采用了基于ALE方程的動網(wǎng)格萬方數(shù)據(jù)第12期基于ALE方程及嵌入網(wǎng)格法的膛口流場數(shù)值模擬和嵌入網(wǎng)格法以及高分辨率的二階精度Roe方法，并與本實驗室高速陰影試驗照片進行了對比。1數(shù)學模型不考慮氣體粘性和化學反應，對于動網(wǎng)格，ALE方程[61為3胛rr蓋上UQdV+睜(F—Q‰)咒ds=o，(1)V【fJS【￡J式中：Q=[1D，lD'，，E]4。，F(xiàn)=Q1，+G，G
8、=(0，Pn，Pl’)T，p、1，、E分別表示氣體密度、速度矢量和單位體積的總能；S(￡)表示￡時刻，包含控制體V(￡)的表面積；n表示其外法線方向；1，b表示沿外法線方向控制體的表面速度矢量，當vb=0時，方程(1)為Euler方程；當％=l，時，則為Lagrangian方程。式(1)在體積可變的控制體中離散后，得Ⅷf．NQ什1=嵩(Q～去∑F￡△s{△￡)，(2)yi=l式中：上標咒表示前一時刻，竹+1表示所求的時刻；N表示所求控制體所包含的外表面總數(shù)；△Si表示第i個面的面積；B表示F在該面外法線方向的分量，即界面流量。將控制體界面視為一維黎曼問題，界面流量
9、根據(jù)Roe
