带控制舵机动弹头粘性绕流数值模拟！

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1、国防科技大学学报第24卷第3期JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGYVoI.24No.32002文章编号：1001-2486（2002）03-0001-03!带控制舵机动弹头粘性绕流数值模拟刘伟（国防科技大学航天与材料工程学院，湖南长沙410073）摘要：采用空间二阶精度的交替方向隐式分解的NND格式求解完全气体假定下的非定常薄层近似Navier-Stokes方程，并采用抛物化的椭圆型方程生成复杂带翼外形的空间网格。最后给出带控制舵机动弹头在

2、M=7.3，G=20下所计算的流场等值线、表面压强分布及表面极限流线。关键词：机动弹头；高超声速流动；数值模拟；Navier-Stokes方程；极限流线中图分类号：V211.4文献标识码：ANumericalSimulationofViscousFlowsoverManeuveringMissilewiththeControlHelmLIUWei（CoIIegeofAerospaceandMateriaIEngineering，NationaIUniv.ofDefenseTechnoIogy，C

3、hangsha410073，China）Abstract：Undertheassumptionofperfectgas，thethinIayerN-SeguationsaresoIvedbyaIternatingdirectionimpIicitNNDscheme，andthespacegridsofcompIeXwing-shapearegeneratedbysoIvingparaboIicpartiaIdifferentiaIeguations.FinaIIy，thenu-mericaIsi

4、muIationresuItsofmaneuveringmissiIewiththecontroIheImareshownundertheconditions：M=7.3，G=20.There-suItsincIudecontoursoffIow-fieId，pressuredistributionandIimitingstreamIineaIongthesurface.Keywords：maneuveringmissiIe；hypersonicfIow；numericaIsimuIation；

5、Navier-Stokeseguations；IimitingsteamIine机动弹头在机动技术上主要依靠控制舵和喷流反作用系统（RCS），其弹体主要为球多锥体，尾翼为大后掠全动式三角翼（如美国“潘兴”导弹），采用“+”或“>”字型布局。对于这一类复杂外形，其超声速绕流常含有激波、旋涡及相互干扰等现象。采用CFD技术数值模拟时，一方面对算法提出了很高的要求，如时、空高分辨率，激波及旋涡的准确模拟等；另一方面对高质量的物面及空间网格也提出了要求。1控制方程及差分算法1.1控制方程完全气体下非定常

6、三维可压缩流动无量纲守恒形式的薄层近似N-S方程为G"GG"EG"FG"G-1G#S（1）+++=ReGtGEGHGCGC式中，"G=G/，"E=（）/，"F=（）/，"G=（EtG+ExE+EyF+EzGHtG+HxE+HyF+HzGCtG+CxE+）/，CyF+CzGæPöæPUöæP1öæPwöç÷ç2÷ç÷ç÷çPU÷çPU+p÷çPU1÷çPUw÷G=ç÷，E=ç÷，F=ç2+p÷，G=çP1w÷P1PU1P1ç÷ç÷ç÷ç2÷çPw÷çPUw÷çP1w÷çPw+p÷èeøè（e+p）

7、Uøè（e+p）1øè（e+p）wø!收稿日期：2001-12-05基金项目：国家部委基金资助项目（413130101）；湖南省自然科学基金资助项目（01JJY2008）作者简介：刘伟（1965—），男，副教授，硕士。2国防科技大学学报2002年第3期!S为粘性通量，为坐标变换的Jacobian行列式，其余可参见文献［l］。!"#差分算法控制方程的离散采用张涵信的NND格式［2］。除个别点外，该格式在空间上具有二阶精度。定常流场计算中，为提高收敛效率采用左端线化处理的ADI形式的隐式NND格式（

8、I+ASt#=R-lRHSìEAA）A"GAï（I+AStA##=R-lR"G#ïTB）A"GBAAïí（I+AStA###=R-lR"G##（2）CC）A"GCBAï###ïA"G=RCA"Gïî"GI+l="GI+A"G式中：RHS指式（l）中空间差分算子，粘性项采用中心差分离散。S"E、S"F、S"G的离散形式见文ETC献［l］。!"$初、边值条件初场按来流条件及壁面边界条件线性赋值。边界条件分为如下几种情况：壁面边界：无滑移条件u=U=w=0，法向压强零梯度条件Sp=0，等温壁条件T=T