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)。
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
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
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