[发明专利]一种固定舵二维弹道修正弹气动参数计算方法

摘要

本发明公开了一种固定舵二维弹道修正弹气动参数计算方法，包括构建二维弹道修正弹、建立二维弹道修正弹的实体模型、建立二维弹道修正弹网格模型、将二维弹道修正弹网格模型导入Fluent软件、进行Fluent软件设置及数值计算的步骤；利用本发明进行气动参数计算，可以快速得到较准确的修正弹气动参数，不必单独进行风洞试验来验证气动计算数据的准确性，可以节省大量的时间和项目经费；本发明经过风洞试验数据验证，能够保证计算结果的准确性。

主权项

1.一种固定舵二维弹道修正弹气动参数计算方法，其特征在于包括如下步骤：(1)以某型制式弹丸为原型，用二维弹道修正组件(1)替换原制式弹丸的引信，使二维弹道修正组件外露部分的外形与原制式弹丸引信的外形保持一致，得到二维弹道修正弹；所述二维弹道修正弹包括设置在二维弹道修正弹前端的二维弹道修正组件(1)和设置在二维弹道修正弹后端的弹体(2)，所述二维弹道修正组件(1)与弹体(2)螺纹连接，并通过销钉固定；在所述弹体(2)上设有弹带(3)；在所述二维弹道修正组件(1)外侧固定设有第一固定舵(1‑1)至第四固定舵(1‑4)，所述第一固定舵(1‑1)至第四固定舵(1‑4)的结构相同；其中第四固定舵(1‑4)固定设置于二维弹道修正组件的右侧，所述第四固定舵(1‑4)与二维弹道修正组件(1)连接面相对的第四固定舵(1‑4)外侧面为菱形面，所述菱形面与二维弹道修正组件(1)的中轴线平行，所述菱形面的前后两端点的连线与二维弹道修正组件(1)中轴线的夹角为舵偏角α，所述舵偏角α的取值范围是3°～6°；所述第一固定舵(1‑1)的位置是由第四固定舵(1‑4)以二维弹道修正组件(1)的中轴线为轴逆时针旋转90°而得到，第三固定舵(1‑3)的位置是由第四固定舵(1‑4)以二维弹道修正组件(1)的中轴线为轴顺时针旋转90°而得到，第二固定舵(1‑2)的位置是沿二维弹道修正组件(1)的中轴线与第四固定舵(1‑4)相对称；(2)利用SolidWorks软件建立二维弹道修正弹的实体模型，所述实体模型的尺寸单位为mm，所述实体模型的总长为930～940mm，所述二维弹道修正组件(1)的长为130～140mm；(3)利用ICEM软件对所述实体模型进行网格划分，建立二维弹道修正弹网格模型；在建立二维弹道修正弹网格模型过程中，首先生成外流场和面网格，然后由面网格生成体网格；所述面网格为在二维弹道修正弹的表面生成的网格；所述面网格的生成方法为基于集合曲面法，所述面网格的网格类型为三角形网格；所述弹体(2)的面网格最大边长为4.5～5.5mm；所述二维弹道修正组件(1)的面网格最大边长为1.8～2.2mm；所述弹带(3)的面网格最大边长为0.9～1.1mm；所述第一固定舵(1‑1)至第四固定舵(1‑4)的面网格最大边长为0.35～0.45mm；所述外流场的面网格最大边长为250～350mm；所述体网格为在所述外流场内生成的网格；所述体网格为棱柱边界层网格；所述棱柱边界层网格的第一层网格高度为0.9×10^‑5m～1.2×10^‑5m，所述棱柱边界层网格的增长率因子为1.15～1.35，所述棱柱边界层网格的边界层数量为4～10个；所述弹体体网格的生成方法为快速生成法，所述弹体体网格的网格类型为四面体混合型；所述二维弹道修正弹网格模型的文件格式为mesh；(4)将文件格式为mesh的二维弹道修正弹网格模型导入Fluent软件，Fluent软件通过测量指令scale将导入的二维弹道修正弹网格模型的尺寸单位转化为m，通过检查指令check来检查面网格的面积及体网格的体积,判断面网格的最小面积是否小于等于零及体网格的最小体积是否小于等于零；如果存在面网格的最小面积小于等于零或体网格的最小体积小于等于零的情况，则重新对所述实体模型进行网格划分，直到面网格的最小面积及体网格的最小体积均大于零；(5)进行Fluent软件设置：(5‑1)选择三维基于密度隐式稳态求解器；(5‑2)定义边界条件选取外流场的边界条件为压力远场，外流场内部的气压设置为101200～101325Pa，外流场内部的温度设置为280～300K，外流场内部的流体物质为理想气体，弹体(2)表面和二维弹道修正组件(1)表面的边界条件设置为无滑移壁面；(5‑3)定义湍流模型为S‑A湍流模型，S‑A模型方程为：其中，表示湍流运动粘性系数；C_w1＝C_b1/κ²+(1+C_b2)/σ_v；v为层流粘性系数，取值范围为1.55×10^‑5～1.65×10^‑5；u_j为湍流粘性系数，取值范围为1.75×10^‑5～1.85×10^‑5；f_v1为粘性阻尼系数，取值范围为0～0.072；d为二维弹道修正弹表面到壁面的距离，取值范围为10^‑7～4m；表示在x_j方向对v_微分；表示湍流运动粘性系数对时间的积分；S‑A湍流模型的参数为：σ_ν＝0.65～0.69；C_w2＝0.28～0.31；C_w3＝1.90～2.05；C_b2＝0.62～0.64；κ＝0.4180～0.4190；C_b1＝0.1350～0.1360；(5‑4)数值计算在数值计算过程中，残差取值范围为10^‑6～1，残差收敛标准设置为10^‑5～10^‑3，收敛因子初始值均设为0.1～0.8，科朗数设置为1～5；对S‑A湍流模型进行求解计算得到湍流运动粘性系数根据湍流运动粘性系数利用Fluent软件计算得到固定舵二维弹道修正弹的阻力系数、升力系数和滚转力矩系数。