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1、W型地下井发射环境数值模拟与分析:www.tech-domain.com固体火箭技术第30卷第6期JournalofSolidRocketTechnologyVol.30No.62007①W型地下井发射环境数值模拟与分析王飞,杨树兴,徐勇(北京理工大学机电工程学院,北京100081)摘要:为研究导弹地下井发射环境,采用计算流体力学方法对W型井导弹发射过程的流场进行了数值模拟。通过将仿真数据与理论计算及试验结果进行对比,验证了计算模型和数值方法的准确性。采用动网格技术处理流场计算区域随导弹运动的变化过程。仿真结果表明,在
2、整个发射过程中燃气流具有反射、引射和充分发展3个阶段,造成发射环境参数有较大变化。分析了压力和温度参数的变化规律。该数值算法和仿真结果可推广应用于发射井的设计、优化及改进。关键词:计算流体动力学;动网格;地下井发射;数值模拟中图分类号:V411.8文献标识码:A文章编号:100622793(2007)0620466204NumericalsimulationandanalysisonW2typesilolaunchingenvironmentWANGFei,YANGShu2xing,XUYong(SchoolofMec
3、hatronicsEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China)Abstract:Inordertoinvestigatesilolaunchingenvironmentforthemissile,theflowfieldduringlaunchingwasnumericallysimulatedbymeansofcomputationalfluiddynamics(CFD)method.Throughcomparisonofsimulated
4、resultsandexperimentalre2sults,accuracyofcomputationalmodelandnumericalmethodwasverified.Thechangeofcomputationalzonesinflowfieldwithmov2ingprocessofthemissilewastreatedbymeansofdynamicmeshtechnology.Thesimulationresultsshowthatthegasflowincludesthreestages,iesr
5、eflection,injectionandfulldevelopment,resultinginlargechangeofthelaunchingenvironmentalparameters.Thechangelawofpressureandtemperatureparameterwasanalyzed.Thenumericalcaculationmethodandresultscanbeusedforde2sign,optimizationandimprovementofthelaunchingsilo.Keyw
6、ords:computationalfluiddynamics;dynamicmesh;silolaunching;numericalsimulation[1]1引言以缩尺比模型系留试验为主,并结合理论分析。因为提高导弹的生存能力,其发射方式由地面发射受客观条件限制,存在着过程描述不完整、计算结果与转为地下井发射。由于井内空间有限,排焰道狭长,在实际测量误差较大、成本高、周期长等诸多问题。随着地面发射时不需考虑瞬时回火引射效应、压力脉冲等计算流体力学(CFD)和计算机技术的发展,使得对复[2]问题,但在地下井发射中则必
7、须考虑。若上述问题得杂流动数值模拟成为可能。不到很好解决,不仅影响弹上设备和弹体结构,也影响发射井及井内仪器设施对地下井发射环境的适应性。2数学模型地下井发射环境是指导弹发动机在井下有限空间点2.1控制方程火,其燃气流的整体或局部的瞬时回流形成的温度环井下发射过程流场计算是在仿真模型的基础上,境;井下排焰的强大引射效应造成的空气引射作用环求解燃气流的控制方程,获得流场参数。采用张量形境;火箭发动机燃气射流对地下井的冲刷烧蚀环境。式表示的燃气流基本方程组如下:这些环境可归结为压力与温度2种基本参数。质量守恒方程:由于井下
8、热场和流场相互作用的复杂性,很难单9ρ9+(ρui)=0(1)独用理论计算方法来研究与预示这些环境。工程上常9t9xi①收稿日期:2006210217;修回日期:2006212214。作者简介:王飞(1975—),男,博士生,主要从事计算流体动力学及高性能计算研究。E2mail:wangfeisoar@163.com—466—W型
