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标题

导弹飞行攻角付出动态过程数值模拟

范文

丁锴

摘要：本文采用滑移网格方法，模拟了导弹飞行时舵偏做动的非定常过程。通过非定常过程的模拟计算，得到了导弹动态过程的气动特性变化，相较于传统方法，非定常模拟计算更加接近导弹飞行时的真实情况，并且能够通过仿真手段得到导弹动导数数据。

关键词：动网格技术;导弹飞行;数值模拟

引言

导弹的飞行过程中，会通过转动舵面，产生附加空气动力，使导弹产生机动从而达到击伤目标的目的，因此，计算机动过程中导弹的瞬时流场具有重要的意义。目前在导弹气动外形研制中的数值模拟多以常规的CFD 方法对特定状态下导弹的气动力进行定常模拟分析，这种计算方法的优点是计算时间短并且计算结果相对较为精确，但是定常模拟的方法不能模拟计算导弹的飞行状态，并且也不能计算导弹的动导数信息，因此通过动网格方法对导弹的非定常气动特性进行计算，是对当前计算方法的一个有益补充和进步。

研究内容

为了准确便捷的对导弹弹道飞行过程进行数值模拟计算，计算中采用了轴对称导弹模型，采用FLUENT 对导弹舵偏为0度，攻角以6度 / 秒的速率进行转动，馬赫数 Ma 为3.01的状态进行计算。

在计算开始时使用定常计算方法计算马赫数3.01下0度攻角状态的导弹气动力，待计算结果稳定后再载入控制网格转动的 UDF 程序，设置网格转动角速度为6度 / 秒，计算步长1000步 / 秒，在每计算1000步后保存计算结果，计算5000步后停止计算，计算导弹攻角从0°～30°变化的非定常过程。图2给出了 Ma=3.01时，不同攻角下流场垂直于 z 轴的中心对称面压力云图，迎风面、背风面压力云图流线图。

随着时间的变化，导弹攻角越来越大，在同一马赫数下导弹弹身上的压力分布也随之变化，并且压力分布变化符合气动规律，滑移网格在计算导弹动态攻角气动力变化上是可行的。

通过对比导弹计算数据和风洞试验数据可以大致得出滑移网格方法的精确度，对比分析结果如图3所示：

从图3可以看出，FLUENT 计算数据与风洞试验数据相似度较高，证明了此计算方法可行。3.01马赫数下两者符合较好，只是在大攻角时有一定差距。由于 FLUENT 计算数据在每一个时间步长也就是0.001s 就有一个数据，所以相较与风洞试验，FLUENT 计算数据很容易能够取得动导数数据，并且得到的数据相较于传统的工程算法得到的数据更为准确。

结论

本文利用 FLUENT 对导弹动态飞行过程进行了模拟计算，从结果来看，动网格方法可以有效的计算导弹的气动力数据，对导弹在动态过程中的气动力变化与响应做出有效的模拟。

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