Star CCM+的导弹标模风洞试验算例验证

一．前言

  精准的气动数据是飞行器优秀气动布局的基础。现代气动布局的设计已离不开CFD，CFD的保真度高，对于飞行器气动设计的意义不言而喻。

  网格生成工具，求解器的选择和设置，决定着CFD的结果。本文给出了ANF导弹标模的Star-CCM+计算结果。

  文后给出了ANF导弹标模的几何外形及Star-CCM+设置文件（附件网格量减少，可在个人PC运行）。

二．风洞试验标模介绍

  数模几何及风洞数据源自： 《Aeroballistic Range and Wind Tunnel Tests of the Basic Finner Reference Projectile from subsonic to High Supersonic Velocities》。

图1 几何尺寸示意图

三．网格

  网格采用Star-CCM+多面体网格，一套网格考虑全速域流场，网格总数为1830W，网格第一层为10e-7m。图2-图4给出了网格细节图。

图2 对称面网格示意图

图3 弹体表面网格

图4 近壁面网格

四．计算结果

  流场仿真采用Star-CCM+自带求解器，二阶Roe格式，k-e湍流模型。来流P=10e5pa，温度293.15K。参考面积：0.00071m²，参考长度：0.03m，质心：距理论尖点0.165m。

  图5-图7给出了CFD仿真结果与风洞自由飞、风洞常规测力试验结果的对比曲线。从图中可以看出，CFD结果与自由飞数据差异极小，与常规测力试验结果差异略大。常规测力试验采用尾部支撑方式，存在支撑干扰，同时无法真实反映弹体底部真实流动，因此认为CFD结果与自由飞数据吻合是合理的。

图5 零升阻力系数对比曲线

图6 法向力系数对比曲线

图7 俯仰力矩系数对比曲线