效地验证本文轨迹计算的能力,方便直观地展示计算过程中的网格变形情况,本文首先采用二维双翼型算例。本次计算的二维双翼型算例是由两个NACA0012翼型构成,初始位置如图4(a)所示,上边的翼型充当飞机,下面的翼型充当导弹。本次计算来流马赫数为08,雷诺数为18×107,下翼型重量(质量)5000kg,当地重力加速度为98ms2,横摇阻尼系数取40rad,纵摇阻尼系数取400rad,偏航阻尼系数取400rad。流场求解采用欧拉方程准定常计算。
图4为双翼型轨迹模拟过程网格变形重构图。图4(a)为采用非结构网格生成技术生成的背景网格以及运动物体子网格图4(b)为初始位置网格,它是由背景网格和运动物体子网格通过上文所讲的局部网格重构技术生成的图4(c)为小位移情况下,通过拉普拉斯光顺的方法进行网格变形,从图4(c)可以清楚地看出,下面的翼型上翼面网格被拉伸,下翼面网格被压缩图4(d)为大变形情况下,网格变形已经不能满足计算对网格质量的要求,通过局部网格重构生成的该位置新的网格。图5为双翼型轨迹模拟过程压力分布云图。
42AEDC算例计算
421模型几何参数
AEDC外挂物标模算例的捕获轨迹系统(CTS)试验是由AEDC于1990年完成的。其模型,即机翼挂架带舵外挂物模型(Wi
gPylo
Fi
edStore,WPSF)是美国发起第一次分离投放计算流体力学(CFD)验证时使用的一个机翼和导弹的简化模型6。如图6所示。很多研究都选用AEDC模型做为运动轨迹数值模拟的算例,是因为这个模型的几何数据和试验数据都比较详细。
AEDC模型由一个带有双挂架的三角翼和一个简易导弹组成。其中,三角翼的展向截面为NACA64A010翼型,机翼倾斜角为45°机翼的挂架由一个对称的弧面一平面一弧面组合而成,挂架的顶端与三角翼前缘的距离为061m,其对称线与三角翼对称线的展向距离为33m导弹由一个旋转体与4个对称尾翼组合而成,其旋转体的半径为025m,总长度为3017m。导弹和挂架之间的初始距离为366cm。在导弹分离的前0054s内,导弹质心前后分别受到两个大小为107kN和427kN的弹射力作用,直至0054s后导弹离开挂架,作用力消失。表1为AEDC外挂物标模的其他具体参数。AEDC外挂物标模受力示意图如图7所示。
422初始网格和流场参数
本次计算共准备两套网格:背景网格wi
ggrid和运动物体网格storegrid。这两套网格采用Poi
twise绘制,其中wi
ggrid共包含131487个节点和787942个单元,storegrid共包含27891个节点和143945个单元,由于本次轨迹计算采用欧拉方程求解,故并没有绘制棱柱层进行r