无动力运载器水下发射弹道建模与数值模拟研究

《无动力运载器水下发射弹道建模与数值模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：V211.3论文编号：102870118-S171学科分类号：082501硕士学位论文无动力运载器水下发射弹道建模与数值模拟研究研究生姓名卢昱锦学科、专业飞行器设计研究方向总体气动设计指导教师肖天航副教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringTrajectoryModelingandNumerical

2、SimulationofUnpoweredCarrierUnderwaterLaunchingAThesisinFlightVehicleDesignbyLuYujinAdvisedbyAssociateProf.XiaoTianhangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中

3、特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要导弹水下无动力发射作为一种水下对空攻击方案，具有高度隐蔽的特点，近年在国防领域备受关注。本文针对导弹运载器水下无动力发射，提出两种总体方案。运用

4、数值模拟和工程估算方法，对该两种方案展开设计论证工作，力求为导弹运载器水下无动力发射总体方案设计提供帮助，为后续的模型实验提供有效的数据参考，达到节省实验成本，缩短实验周期的目的。在工程估算方面，本文开发了运载器水下无动力发射运动仿真程序。采用四元数方法求解运载器的运动学和动力学方程，解决了在大迎角下运动姿态出现奇点的问题。并将运载器流体动力分成三部分，对各部分流体动力采用不同的方法尽可能准确的获得参数的预估计值。其中，六自由度模块和水动力模块分别做了算例验证，得到了满意的结果。数值模拟方法中，本文采用

5、有限体积法求解非定常雷诺平均N-S方程和标准k湍流模型，流体体积模型捕捉水气交界面，动网格技术处理运载器与水面的相对运动。并采用潜艇水动力计算、二维楔形体入水以及三维平板着水为算例，验证了该方法的可行性和准确性。基于上述方法，考察两种设计方案运载器出水速度及姿态是否满足设计要求，配重块配置方案对运载器下沉运动的影响。并对此运动过程中的流体流动特性、运载器运动特性及力学特性展开研究。结果表明，尾鳍能够增加运载器上浮的稳定性，为了能够尽快到达指定水深应尽早抛离首部配重块。关键词：导弹运载器，水下发射，数

6、值模拟，工程估算，四元数方法，有限体积法，流体体积模型，动网格I无动力运载器水下发射弹道建模与数值模拟研究ABSTRACTTheunderwaterlaunchingofunpoweredmissile,withahighdegreeofconcealment,isadoptedasanattackingprojectfromunderwatertoair.Ithasattractedmuchattentioninthefieldofnationaldefenseinrecentyears.Inthis

7、paper,twogeneralschemesareproposedfortheunderwaterlaunchingofunpoweredmissilecarrier.Usingnumericalsimulationandengineeringestimationmethod,thedesignanddemonstrationofthetwoschemesarecarriedout.Itaimstoprovidehelpforoveralldesign,andprovideeffectiverefer

8、encedataforsubsequentmodelexperiments,soastosaveexperimentalcostandshortentheexperimentalperiod.Inthefieldofengineeringestimation,thispaperdevelopsasimulationprogramforunderwaterlaunchingofunpoweredcarrier.Quaternionmethod