基于PERA SIM的導(dǎo)彈外流場數(shù)值仿真計算

安世亞太

2021年1月27日 16:48

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飛行器氣動外形的優(yōu)劣對其航程、飛行的穩(wěn)定性及其他作戰(zhàn)性能有著至關(guān)重要的影響。目前，CFD數(shù)值仿真計算方法在飛行器的前期設(shè)計階段得到了廣泛的應(yīng)用，一定程度上可以替代實際的飛行器風(fēng)洞試驗，并可以模擬得到風(fēng)洞實驗中無法測試的一些參數(shù)。

本文基于安世亞太自主開發(fā)的PERA SIM.Fluid流體仿真軟件，對某型號導(dǎo)彈的外流場進行了數(shù)值模擬計算，得到了相應(yīng)馬赫數(shù)下導(dǎo)彈外流場的壓力及速度分布。

導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)如下圖所示（彈體長1米）。

基于PERA SIM.Fluid流體仿真軟件，具體的仿真工況條件為：

馬赫數(shù)1.53（520.7m/s）；
AOA攻角0° ，H=0km；
無窮遠(yuǎn)場壓力入口101325Pa。

來流假設(shè)為理想氣體；用給定的自由流馬赫數(shù)和靜態(tài)條件來模擬無限遠(yuǎn)場處的自由流動，計算的湍流模型為k-Omega SST，其可以很好地模擬飛行器外流場的附著流動和薄層自由剪切流動，且具有良好的魯邦性和數(shù)值收斂性。

為了滿足壁面無反射邊界條件為“無窮遠(yuǎn)”的要求，在距離壁面較遠(yuǎn)處生成一個大圓柱，以確定導(dǎo)彈外流場的計算域；對應(yīng)的圓柱體計算區(qū)域直徑為20m，深度為25m，其中導(dǎo)彈前側(cè)為5m，后側(cè)20m（以捕捉導(dǎo)彈尾翼的氣流特性）。對包裹后的外流場進行網(wǎng)格劃分，如下圖所示；由于導(dǎo)彈周邊的流場氣動變化比較劇烈，為了更好地捕捉其流動現(xiàn)象，對導(dǎo)彈周邊的網(wǎng)格進行了加密細(xì)化，網(wǎng)格數(shù)量約為375萬。