Fluent带尾翼火箭发射气动特性研究(2)
在导弹发射的过程中火药的燃烧伴随着高温、高速、高压等的物理化学现象，同样，在弹丸飞出在火药气体对外喷出时，产生很复杂的气体流场。如：炮尾(炮口)冲击波、高温高压的火药气体流以及火焰等[1]；高温高压气体流对武器外围的防护也会产生一些不利因素；喷出的火焰对于武器以及弹丸的隐蔽性又产生不利作用。导弹在飞行过程中，会受到大气阻力，振动等因素的影响，这都降低导弹飞行中的准确性和机动性，为了能够实时得控制和调整导弹的飞行轨迹，需要侧向喷流提供侧向力。
在弹丸飞行的外层空间或是极高空飞行状态下，由于空气非常稀薄，喷流对弹丸产生的控制力就大约等同于喷流的推力；但当弹丸飞行于大气层内时，弹丸的喷流会和飞行器的绕流产生强烈干扰，弹丸实际的控制力就可能偏离喷流推力[2]。弹丸在大气层内飞行时，侧向喷流对弹丸产生的侧向力，不仅包括喷流对弹丸自身产生的推进力，还包含喷流和绕流相互干扰所带来的压力变化。由此看来，弹丸发射过程中的流场分析是十分必要的，也是处理这些问题对弹丸的影响的一个十分有效的途径。
导弹在发射过程中，在绕流的作用下，不同形状和结构的弹头会产生不同的波系结构。不同来流下，相同弹头的波系结构也不相同。翼的结构不同时，对波系结构也产生影响。由于导弹表面不光泽的过渡，会产生斜激波。发动机工作时，将会发生喷流和绕流相互干扰的现象，这时的波系结构更加复杂，因此对导弹外部绕流波系结构的分析对于导弹设计和发射的平稳性将具有非常重要的意义。
目前对弹丸外流场的研究方法主要可以总结：前者是基于理论分析的数值模拟计算方法，后者是实验研究。数值模拟方法的基本思路如下：通过基本数学和物理方程运算，将一个实际模型简化为一个近似模型，然后采用数值模拟的方法，计算出近似的流场分析。随着现在计算机技术和数值分析算法的发展，数值模拟的精度越来越高。但是高精度并不不足以解决问题，因为近似模型必然简化了许多因素。关键性因素的忽略将使模拟结果出现较大的偏差。因此现在的研究思路改为基于导弹具体的研究对象，在建立基本模型的基础上，通过一些参数或控制方程求出需要修改的模型参数来接近实际的研究问题[3]。对于实验研究，风洞实验是最典型的一种方法。不仅实验研究需要耗费巨大的人力，财力和物力，而且实验研究还有一个较大的问题：在实验过程中不能全面有效的采集到流场情况。采集中对于传感器，采集算法，处理数据的方法都有很高的要求。在现在的国防科技研究中，采用是将以上两种方法相结合的方法，充分发挥各自的优势。一般先数值模拟，然后使用实验研究的方法。
本研究中，由于实验条件有限，并不涉及实验研究部分。本实验中，采用基于当前流行软件FLUENT的数值模拟方法，对带尾翼和空空导弹外部流场绕场进行分析研究，研究结果可以为导弹的设计和飞行平稳性提供参考。
1.2 国内外发展现状
1.3 本论文的主要研究内容
对于本文来说，是对带尾翼火箭气动特性进行研究,并对带喷流流场进行数值模拟，得到弹丸外部流场参数分布规律[34]。分析带气动尾翼弹丸飞行的气动特性，弹体外气流以及翼片附近压力分布情况。研究成果将火箭的改进设计提供有益帮助。具体研究过程如下：
a)学习了解弹箭空气动力学部分关于弹箭气动特性知识，对ANSYS Workbench软件进行了解学习