基于FLUENT的弹丸外流场数值仿真

摘 要:为优化弹丸结构设计,用FLUENT Gambit建立某弹丸外流场数值仿真模型并生成网格,通过FLUENT对弹丸外流场进行数值仿真以获取相关的气动力参数. 用仿真结果进行的稳定性分析和射程估算结果与试验结果基本一致,说明采用数值仿真方法设计弹丸气动外形有效可行,仿真结果可为方案设计提供

参考.

关键词:弹丸; 气动力分析; 外流场; 稳定性; FLUENT

中图分类号:TJ410.3;TB115

文献标志码:B

Numerical simulation on outer flow field of

projectile based on FLUENT

WANG Xiaobing, LI Jing, LIAO Zhongquan, WANG Weibao

(Anhui Shenjian Sci. & Tech. Co., Ltd., Hefei 230022, China)

Abstract: To optimize projectile structure design, FLUENT Gambit is used to establish a numerical simulation model for the outer flow field of a projectile, the mesh of the model is built, and the numerical simulation is performed by FLUENT on the outer flow field of the projectile to obtain the aerodynamic parameters. The stability and the estimated shot range obtained by the simulation results are in good agreement with the test results. So it is feasible and effective to design the aerodynamic profile of projectile using numerical simulation method and the simulation results can provide some references for the design solution.

Key words: projectile; aerodynamic analysis; outer flow field; stability; FLUENT

な崭迦掌:2009-09-10 修回日期:2009-10-21

作者简介: 王晓兵(1972―),男,安徽岳西人,工程师,研究方向为弹丸总体设计,(E-mail)0 引 言

气动力外形设计的优劣直接影响弹丸的射程、飞行稳定性及其作战效能.[1]传统气动力外形设计方法在对不同设计方案进行风洞试验综合分析的前提下得到最优的设计方案.[2]该方法设计周期长、效费比低的缺点已不能适应现代武器设计的要求.数值仿真在一定程度上可以代替风洞试验,并且可以模拟风洞试验无法模拟的条件,提供多种计算模型可用于模拟不可压或可压流动、定常状态或者过渡分析、无黏、层流和湍流等情况,具有极强的流场仿真分析能力,可用于进行气动力设计及气动特性参数计算.[3]

本文采用FLUENT对某型弹丸进行外流场数值仿真,并系统分析仿真结果,分析表明仿真结果能充分体现弹体流场特征,并与试验结果基本一致,从而验证数值仿真方法是进行弹丸气动力外形设计的1种高效可行的方法.

1 仿真分析

1.1 模型建立及网格生成

由于弹丸模型相对简单,故在三维建模软件中将该弹丸模型建成整体模型(见图1)并以FLUENT自带的前处理模块Gambit可以导入的格式保存.模型导入Gambit后先进行计算域设置,由于是外流场分析,弹丸可被近似成长圆柱物体,故计算域建成长圆柱体,长度与直径分别为弹丸全长及弹丸直径的9倍,弹丸置于计算域中部,为减少计算量将计算域设成1/2对称计算域;然后进行网格划分设置,并网格细化尾翼等小面部分(见图2)[4],生成非结构网格.网格生成后设置边界条件.