试谈子母弹非结构动网格技术在子母弹分离流场仿真中运用

论文导读：2弹簧倔强系数的确定32-333.2.3变形与重构相结合的动网格策略33-373.3本章小结37-384子母弹分离仿真38-494.1仿真工具介绍38-394.2刚体动力学与运动学模型39-424.3用户自定义程序介绍42-444.3.1UDF介绍42-434.3.2子母弹分离中UDF的编写43-444.4仿真条件44-484.4.1子母弹流场网格区域45-464.4.2初始网格的生成46-
摘要：随着计算流体力学(CFD)的飞速进展,数值模拟在实际工程运用中发挥着越来越重要的作用,对于外形复杂的多体分离不足,如果仅仅依靠风洞试验策略,不但对试验设备和人员要求很高,其结果也不能全面的描述实际历程。动网格策略的引入使得解决大位移动边界的流场仿真不足更加容易。通过将计算区域分解为多个易于生成结构网格的子域和非结构网格的子域,使结构网格伴随移动壁面一起运动,提升计算精度和效率。根据弹体飞行的物理原理,浅析数值模拟的一般历程,建立子母弹抛撒时干扰流场求解的数学模型,探讨了求解制约方程的数值策略。采取混合结构的动网格策略处理运动时网格的变化历程。求解适合子母弹分离历程中的六自由度动力学及运动学方程,通过UDF功能对FLUENT软件进行二次开发。利用动态网格技术获得了子母弹分离历程中的六自由度运动参数,获得干扰流场特性以及有关气动力数据,并对仿真结果进行了浅析。探讨结果表明,基于非定常可压缩雷诺平均N-S方程,以Reapzable(κ-ε)方程模型作为湍流模型,近壁面采取壁面函数法,空间离散采取基于有限体积的AU+格式,较准确地模拟了子母弹分离时的复杂流场,和母弹之间有着较强的气动干扰,初始攻角和抛撒速度对分离的轨迹影响显著。由于多体分离干扰流动涉及到流体力学中许多基本不足,由此对该不足进行探讨,在论述和工程上都具有普遍的作用。关键词：动网格论文数值模拟论文子母弹抛撒论文UDF论文
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Abstract6-9
1 绪论9-17

1.1 探讨的背景及作用9

1.2 国内外探讨近况9-14

1.2.1 计算流体力学概述9-10

1.2.2 网格生成技术10-11

1.2.3 动网格技术11-14

1.3 子母弹分离风洞试验和数值模拟探讨概况14-16

1.4 本论文的探讨内容16-17

2 数值模拟策略17-28

2.1 制约方程17-18

2.2 湍流模型18-23

2.1 湍流的数值模拟策略18-19

2.2 两方程Reapzable(k-ε)模型19-21

2.3 近壁面的壁面函数法21-23

2.3 空间离散格式23-25

2.3.1 有限体积法23-24

2.3.2 AU+空间离散格式24-25

2.4 时间离散格式25-26

2.5 边界条件和初始条件26-27

2.5.1 边界条件26

2.5.2 初始条件26-27

2.6 本章小结27-28

3 非结构动网格生成策略28-38

3.1 非结构网格生成策略28-30

3.

1.1 Delaunay策略28-29

3.

1.3 四叉树/八叉树策略29-30

3.

1.4 阵面推进法30

3.2 网格变形模型30-37
3.

2.1 顶点弹簧模型31-32

3.

2.2 弹簧倔强系数的确定32-33

3.

2.3 变形与重构相结合的动网格策略33-37

3.3 本章小结37-38
4 子母弹分离仿真38-49

4.1 仿真工具介绍38-39

4.2 刚体动力学与运动学模型39-42

4.3 用户自定义程序介绍42-44

4.

3.1 UDF介绍42-43

4.

3.2 子母弹分离中UDF的编写43-44

4.4 仿真条件44-48

4.1 子母弹流场网格区域45-46

4.2 初始网格的生成46-48

4.3 运动网格的生成48

4.5 本章小结48-49

5 仿真结果与浅析49-64

5.1 子母弹抛撒分离运动仿真49

5.2 仿真结果浅析49-63

5.

2.1 初始攻角α=0°49-52

5.

2.2 初始攻角α=3°52-55

5.

2.3 初始攻角α=5°55-58

5.

2.4 初始攻角α=7°58-61

5.

2.5 不同初始攻角的比较61-63

5.3 本章小结63-64
6 全文总结与展望64-65

6.1 全文总结64

6.2 工作展望64-65

致谢65-66
参考文献66-72