内埋弹舱舱门开启和武器分离过程数值模拟研究

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1、学校代码：密级：公开交乂孳硕士学位论文内埋弹舱舱门开启和武器分离过程数值模拟研究作者姓名任光远学科专业流体力学指导教师张群峰讲师培养院系土木建筑工程学院二零一五年三月硕士学位论文内埋弹舱舱门开启和武器分离过程数值模拟研宄作者：任光远导师：张群峰北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通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，提供阅览服务，并釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供査阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印

2、件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）签字日期：夕年？月今日签字日期力年月日学校代码：公开：密级北京交通大学硕士学位论文内埋弹舱舱门开启和武器分离过程数值模拟研究作者姓名：：任光远学号导师姓名：张群峰职称讲师学位类别：硕士：工科学位级别学科专业：流体力学研宄方向空气动力学北京交通大学年月致谢本论文的工作是在导师张群峰老师的悉心指导下完成的，并由国家自然科学基金资助（课题号：张群峰老师严谨的治学态度和系统的科研方法给了我极大的帮助，不断启发我如何思考问

3、题、解决问题，潜移默化地影响着我今后的科研之路。在此特别感谢两年半来张群峰老师对我的关心和指导。感谢力学系所有老师在我攻读硕士期间的指导，他们始终在力学领域精益求精和孜孜不倦的工作，是我今后从事科学研宄的动力和榜样。在实验室工作及撰写论文期间，毛佳佳、郭凤丹、宋宪、任建文等同学以及师弟闫盼盼对我的论文给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。感谢北京交通大学给我提供了一个良好的学习环境和深厚的学术氛围，让我不断汲取新知识，充实自己。最后感谢我的父母对我生活和学业的关心和支持，在我面临困难时，给了我前进的勇气和动力，使我能在学

4、校专心完成学业。摘要摘要武器内埋式装载是新一代战斗机实现超声速巡航和雷达隐身的重要技术，武器内埋技术涉及很多关键的气动性问题。在军事作战中，武器舱门需快速开启，导弹迅速地完成与弹舱的分离，强耦合流动会对外部流场产生强烈干扰，加剧舱内流场的非定常效应，出现一系列复杂的物理现象：如流动分离与再附着、旋涡的产生发展脱落、旋涡剪切层相互干扰；特别在超声速条件下，还存在波系干扰、激波剪切层及激波边界层的相互作用。同时，强耦合流动会增加舱门及导弹表面的气动载荷，出现流致振动，引发结构疲劳及损伤，严重危及飞行安全。因此，有必要开展舱门开启和

5、导弹分离所引发的耦合流场动态特性研究。本研宄采用数值计算的方法来模拟舱门开启和导弹分离的动态过程。通过有限体积法求解三维、非定常、可压缩方程，运用非结构网格和基于局部重构的动态网格技术，分别对亚、跨、超声速下的舱门开启过程进行数值模拟研究。根据不同来流马赫数时的动态计算结果来分析流场中旋涡、剪切层、边界层、波系等物理现象的产生和发展机理，以及相互之间复杂干扰作用。并在此基础上进一步探究来流攻角和内埋导弹干扰分别对舱内外流场非定常现象和舱门气动荷载产生的影响。釆用同样的数值方法，通过耦合求解控制方程和刚体六自由度（方程，对超声速

6、下（来流马赫数分别为和的导弹分离动态过程进行数值模拟研究。依据瞬态流线图和流场云图，对超声速下的物理现象进行详细的分析；同时，对不同来流马赫数下舱底压力分布、导弹气动载荷作出对比分析，分别给出以上数据随导弹分离过程的变化趋势，揭示了飞行马赫数对流场动态特性及导弹姿态的影响。模拟结果显示：舱门开启和导弹分离的动态过程，会引发舱内旋涡的非定常发展和旋涡剪切层的相互干扰，在弹舱前缘、导弹上表面产生分离流动；跨、超声速流场中出现了激波相交、激波膨胀波相交、激波剪切层干扰和激波边界层干扰等复杂物理现象；同时，舱门开启和导弹分离运动诱使舱

7、内流动形态发生改变，引起舱底压力分布的变化，舱门和导弹的气动载荷也产生非定常效应。本研宄的数值模拟结果在一定程度上丰富了内埋武器技术的研宄，为内埋武器舱的结构设计、导弹安全分离等工程实际问题提供了参考和依据。关键词：内埋式弹舱；舱门开启；武器分离；非结构网格；动态网格技术分类号：ABSTRACTABSTRACTTheapplicationofburiedweaponbayisanimportanttechnicalmeanstoimprovetheabilityofsupersoniccruiseandstealthforth

8、enewgenerationalfighteraircraftwhileburiedweapontechnologyinvolvesmanycriticalaerodynamicsissues.Intheprocessesofhigh-speedmotionofcabindo