背景简介
导弹性能
名称:AIM-7“麻雀”空空导弹
研发单位:美国斯佩里公司和雷锡恩公司研制
时间:1947年
射程:近程
导弹弹长:3.66米
弹径:0.203米翼展:0.1米
弹重:173千克
射程:24千米
引信:无线电近炸引信
制导系统:半主动连续波雷达
最大速度:3,675.132千米/小时
1. 几何外形
案例源自NASA网站,有风洞实验结果可对标。Sparrow三维几何外形如1。
图1 三维几何外形
2、网格划分
解算软件:
PiFlow基于笛卡尔网格的全自动流体仿真软件
局部加密自动生成网格时间为12分24秒,生成网格量为367.8万。
图2 PiFlow 网格效果展示
对比解算软件:
一款商业软件NS方程结构网格解算器
结构网格其离散的网格信息如3。
图3 结构网格效果图
3、计算状态及求解设置
表1为麻雀导弹的计算状态
表2为其基本气动力参数
PiFLow对超声速流场的定常数值模拟,边界条件四周为压力远场,物面使用滑移无穿透边界条件。
采用龙格库塔隐式方法计算,求解格式为中心格式,求解欧拉方程;求解控制中CFL数设置为8。
4、计算结果
计算结果数据统计如下,展示了Ma=2.0 风洞实验数据、PiFlow解算数据、对比结构网格解算器解算结果。
图4 PiFlow软件计算导弹表面压力云图
图5 对比软件计算导弹表面压力云图
图6 导弹大攻角流线效果对比(左对比软件,右PiFlow软件)
图7 导弹Z=0.01位置压力系数曲线
(左对比软件,右PiFlow软件)
5、XField可视化效果
流线效果
6、结论
PiFlow软件超音速大攻角气动力与力矩指标与风洞实验误差满足验收标准;
PiFlow与商业软件NS方程结果定性对比基本一致,其计算大攻角真实可信。