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《超聲速底部噴流干擾流場數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、維普資訊http://www.cqvip.com第23卷第4期空氣動力學學報Vo1．23．No．42005年12月ACTAAERoDYNAMICASINICADec．．20o5文章編號：0258．1825(2005)04．0516．02超聲速底部噴流干擾流場數(shù)值模擬林敬周，李樺，范曉檣，田正雨(國防科技大學航天與材料工程學院，湖南長沙410073)摘要：數(shù)值模擬了不同馬赫數(shù)，不同噴流壓比下的軸對稱超聲速底部噴流干擾流場，采用Lu隱式算法進行數(shù)值求解并引入了Baldwin．Lomax代數(shù)湍流模型。采
2、用分區(qū)網(wǎng)格將彈身與底部區(qū)域合為一個整體進行計算，得到了清晰的流場結構和彈體表面及底部的壓力分布，并與試驗結果進行了比較。數(shù)值模擬結果表明超聲速底部噴流干擾流場結構復雜，有、無噴流時底部流場有很大不同，噴流對底壓分布有明顯影響，進而對軸向力系數(shù)影響顯著。關鍵詞：Navler-Stokes方程；有限體積法；OC．TVD格式；NND格式；底部噴流中圖分類號：V211．3文獻標識碼：AIDpuO引言』D“2+PpuQ=rE=r運載火箭或戰(zhàn)略導彈在主動段飛行時的氣動特pvpuv性，對其彈道、載荷以及控制系統(tǒng)
3、等起到極為重要的pepuh作用。當級間可靠分離后二級以超聲速飛行時，高空0pu飛行環(huán)境壓力低，作為飛行動力主要來源的發(fā)動機底puv0F=r日=部噴流過度膨脹，與外流相互干擾，形成了具有附面2+Pr舶層分離、剪切流動、激波干擾、旋渦等結構的復雜干擾pvh0流場，從而對彈體底部和噴流附近流場的流動產(chǎn)生較大的影響，底部噴流干擾對彈體氣動力特性的影響是=r=判定導彈能否穩(wěn)定飛行的關鍵。國內(nèi)外對此進行了大量的研究，美國五十年代就r舶：+tJr"+g￡r+tJr，r+g進行了底部噴流干擾的試驗研究?，隨著CF
4、D的發(fā)式中P、“、、塒、P、e和h分別為流體的密度、速度笛展與廣泛應用，特別是20世紀80年代以來，一系列卡兒坐標分量、壓力、單位質量總能和總焓。、r激波捕捉能力較強的TVD格式相繼出現(xiàn)，使得數(shù)值r鯽為應力張量的分量，、gr為熱流通量。模擬能夠更清晰地反映出流場結構及干擾影響【2]，本方程(I)利用有限體積法離散求解，采用半隱離文旨在通過對超聲速底部噴流干擾流場的數(shù)值模擬，散，即對無粘項作隱式求解，而對粘性項仍然采用顯準確反映出噴流干擾流場結構及噴流對底部壓力的式求解的方法。其具體形式如(2)式：
5、影響特點。1基本方程與方法告·A麓A雞+1．一A：t一ji’·8Qit．i—Ait-一tl、_．i’·8Qti+B．+．nJ
6、1li·‘8Qt．。ji+控制方程為柱坐標系下基于Favere質量加權平-tl+’均的守恒型無量綱化軸對稱Navier-Stokes方程：，+l一曰{’，一l一曰i-，tl一{’，』aaQt十a(chǎn)+十籌ar+十日：=a+十等ar＼(1)，=RHS+RHS(2)其中：收稿日期：2004．07．05；修訂日期：2005-01．13．作者簡介：林敬周(1976．)，女，遼寧沈陽人，
7、碩士研究生，流體力學專業(yè)維普資訊http://www.cqvip.com第4期林敬周等：超聲速底部噴流干擾流場數(shù)值模擬5l7其中于減弱。為排除網(wǎng)格密度的影響，本文以第五種情況下的計算網(wǎng)格進行計算，并引入B．L代數(shù)湍流模型。RHS=一(El+{，一巨一{，，+{一J-{)1．0RHS=((E)+i1，，一()一尋，，+——◆一I25×2O——·一II3O×3O—-1卜_一IIl45×450．8()+{一()f．J一{)——'一IV65×65—V92×92-Exp．Data啻=E·n+F·《O．6F=
8、E。n：+F’，哆0．4=·／'t+·／'t：=’n2+’nO．2A=囂=y式中為面元面積n、、、n為幾何特征圖l有噴時底壓分布隨底部區(qū)域網(wǎng)格數(shù)量的變化(^f．=1．96)量。Fig．1Radialbasepressuredependedonddensity(^f。=1．96)對于上述離散方程采用LUSGS方法求解，其中無粘通量RHS無噴流時采用二階OC．TVD格式[3l。表2底部區(qū)域五種不同網(wǎng)格數(shù)量有噴流時采用二階NND格式[引，粘性通量RI-IS~采用Table2Fivediferentgri
9、dnumbers中心差分格式，并使用了Baldwin．Lomax(B-L)代數(shù)湍流模型。為了能更為準確反映底部噴流對外流的干擾，本3．2流場分析文將導彈的噴流／繞流合為一個整體進行計算，由于一體計算，外形結構相對復雜，因此采用了分區(qū)網(wǎng)格，本文以M=1．96為例說明流場結構特點：無噴共分3個區(qū)。流時，由圖2壓力等值線及流線圖和圖3馬赫數(shù)等值2數(shù)值模擬條件線圖可以清晰地看到頭部激波、繞拐角的膨脹波。及由彈體表面附面層在尾部90o拐角處分離發(fā)展而來的本文選擇有試驗數(shù)據(jù)資料的帶超聲速底部噴
