固冲增程炮弹内外流场统一计算研究

固冲增程炮弹内外流场统一计算研究

论文摘要

未来战争作战纵深越来越大,对炮弹的射程要求越来越高。本文正是在这一背景下开展的,通过对冲压发动机增程炮弹内外流场进行三维数值模拟,分析流动现象,揭示流动规律,研究其空气动力学特性,从而为冲压发动机增程炮弹的工程设计提供理论依据。本文以三维守恒型、可压缩、非定常流体雷诺平均Navier-Stokes方程为控制方程,建立了冲压增程炮弹的三维计算模型,利用Fluent软件对其流场进行统一模拟计算。详细研究了冲压发动机停止工作后,炮弹在不同攻角(0°和4°)和不同来流马赫数(M=3.0、M=2.5和M=2.0)下的流场波系结构,重点对冲压增程炮弹的阻力特性进行分析,研究了攻角对其阻力特性的影响;并研究了补燃室三维流场的燃烧过程,分析了不同出口反压(P=9.5atm、P=9.0atm、P=8.5atm和P=8.0atm)对补燃室燃烧结构的影响。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 1 绪论
  • 1.1 研究背景及意义
  • 1.2 炮弹增程技术的发展
  • 1.3 固体燃料冲压发动机的研究进展
  • 1.4 计算流体力学技术的发展
  • 1.5 FLUENT 和 GAMBIT 软件简介
  • 1.6 本文主要内容
  • 2 CFD 的求解过程
  • 2.1 炮弹流场的 CFD 求解过程
  • 2.1.1 冲压增程炮弹的模型及简化假设
  • 2.1.2 控制方程组
  • 2.1.3 边界条件和初始条件
  • 2.1.4 离散格式
  • 2.2 补燃室流场的 CFD 求解过程
  • 2.2.1 发动机补燃室的模型及简化假设
  • 2.2.2 控制方程组
  • 2.2.3 边界条件和初始条件
  • 2.2.4 离散格式
  • 2.3 计算步骤
  • 3 固冲增程炮弹三维流场数值模拟
  • 3.1 0 度攻角固冲增程炮弹三维流场数值模拟
  • 3.1.1 M=3.0 固冲增程炮弹三维对称面流场分析
  • 3.1.2 M=2.5 固冲增程炮弹三维流场分析
  • 3.1.3 M=2.0 固冲增程炮弹三维对称面流场分析
  • 3.2 4 度攻角固冲增程炮弹三维内外流场数值模拟
  • 3.2.1 M=3.0 固冲增程炮弹三维对称面流场分析
  • 3.2.2 M=2.5 固冲增程炮弹三维对称面流场分析
  • 3.2.3 M=2.0 固冲增程炮弹三维对称面流场分析
  • 3.3 冲压增程炮弹空气动力学特性分析
  • 3.3.1 坐标轴系
  • 3.3.2 空气动力
  • 3.3.3 冲压增程炮弹飞行阻力特性分析
  • 4 固冲增程炮弹补燃室流场数值模拟
  • 4.1 补燃室流场气体状态分布
  • 4.2 不同出口反压对补燃室燃烧流场结构的影响
  • 5 结论与展望
  • 5.1 结论
  • 5.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 相关论文文献

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