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基于多面体重叠网格的多体分离计算分析

严晓雪 牛健平 许云涛 李长文

严晓雪, 牛健平, 许云涛, 李长文. 基于多面体重叠网格的多体分离计算分析[J]. 气体物理, 2024, 9(1): 36-44. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.1096
引用本文: 严晓雪, 牛健平, 许云涛, 李长文. 基于多面体重叠网格的多体分离计算分析[J]. 气体物理, 2024, 9(1): 36-44. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.1096
YAN Xiaoxue, NIU Jianping, XU Yuntao, LI Changwen. Numerical Research on Store Separation Based on Polyhedral Overset Mesh[J]. PHYSICS OF GASES, 2024, 9(1): 36-44. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.1096
Citation: YAN Xiaoxue, NIU Jianping, XU Yuntao, LI Changwen. Numerical Research on Store Separation Based on Polyhedral Overset Mesh[J]. PHYSICS OF GASES, 2024, 9(1): 36-44. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.1096

基于多面体重叠网格的多体分离计算分析

doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.1096
详细信息
    作者简介:

    严晓雪(1991—) 女,工程师,主要从事飞行器流体力学设计相关工作。E-mail:281325804@qq.com

  • 中图分类号: V211

Numerical Research on Store Separation Based on Polyhedral Overset Mesh

  • 摘要: 分离问题在航空航天领域频繁出现, 对各类运载火箭、飞行器等完成任务使命至关重要, 并事关主体/分离体的安全。基于带边界层加密的多面体网格、重叠网格和刚体六自由度运动方程, 利用CFD数值模拟方法, 对某标模外形开展了多体分离数值模拟, 研究了不同初始弹射力对多体分离安全性的影响, 从纵向和横航向两方面分析了标模的分离特性及与弹射力的关系, 对工程研究有一定的参考作用。

     

  • 图  1  机翼-挂架-外挂物模型

    Figure  1.  Wing/pylon/finned store model

    图  2  网格示意图

    Figure  2.  Computational mesh

    图  3  重叠网格截面

    Figure  3.  Cross section of the overset mesh

    图  4  外挂物下落轨迹及物面压力分布

    Figure  4.  Trajectory and wall pressure distribution of the store

    图  5  外挂物运动曲线与实验结果的对比

    Figure  5.  Motion parameter vs. experiment results

    图  6  外挂物受力曲线与实验结果的对比

    Figure  6.  Force and moment vs. experiment results

    图  7  外挂物位置和姿态随后弹射力的变化规律

    Figure  7.  Location and attitude of the store affected by the rear ejection force

    图  8  外挂物位置和姿态随前弹射力的变化规律

    Figure  8.  Location and attitude of the store affected by the front ejection force

    图  9  前后弹射力大小相同时外挂物的位置和姿态变化规律

    Figure  9.  Location and attitude of the store with identical front-rear ejection forces

    图  10  前后弹射力之和相同时外挂物的位置和姿态变化规律

    Figure  10.  Location and attitude of the store with identical summation of front-rear ejection forces

    图  11  分离过程中外挂物所受气动力和力矩

    Figure  11.  Aerodynamic force and moment in store separation

    图  12  分离过程中外挂物的侧向运动及受力

    Figure  12.  Lateral motion and force in store separation

    图  13  分离过程中的滚转角

    Figure  13.  Roll angle in store separation

    图  14  外挂物表面及流场截面压力云图

    Figure  14.  Pressure contour of store and flow field

    表  1  机翼及挂架几何参数

    Table  1.   Parameters of wing and pylon

    parameter value
    leading edge sweep angle/(°) 45
    trailing edge sweep angle/(°) 0
    wing root chord length/mm 7 620
    wing type NACA64A010
    geometric dimension of pylon/mm 2 200×150×610
    half span/mm 6 600
    aspect ratio 1.73
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    表  2  外挂物及弹射力参数

    Table  2.   Parameters of store and ejection force

    parameter value
    mass/kg 907
    reference length/mm 3 017.5
    reference diameter/mm 500
    type of tail wing NACA0008
    centroid position/mm 1 417
    moment of inertia Ixx/Iyy/Izz/(kg·m2) 27/488/488
    distance from the head to the front ejection/mm 1 237.5
    front ejection force/kN 10
    distance from the head to the rear ejection/mm 1 746.5
    rear ejection force/kN 42.7
    operating distance of ejection force/mm 100
    distance between pylon and store/mm 36.6
    下载: 导出CSV

    表  3  飞行条件

    Table  3.   Flight conditions

    flight condition value
    Mach number 0.95
    height/km 8
    angle of attack/(°) 0
    下载: 导出CSV

    表  4  弹射力参数及形成的弹射力矩

    Table  4.   Ejection force and moment

    front ejection force F1/kN rear ejection force F2/kN
    10 20 30 40
    10 [1 500] [4 795] [8 090] [11 385]
    20 [3 000] [6 295] [9 590]
    30 [4 500] [7 795]
    40 [6 000]
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2023-12-05
  • 修回日期:  2023-12-11

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