外挂物干扰流场特性数值仿真研究

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1、第42卷第1期2012年1月航空计算技术AeronauticalComputingTechniquev01．42No．1Jan．2012外挂物干扰流场特性数值仿真研究王立强，董国国(中国空空导弹研究院，河南洛阳471009)摘要：飞行器研制中对于带外挂物的复杂外形气动特性分析研究一直是个难点，对外挂物与挂架不同缝隙的复杂机翼一挂架一外挂物组合外形采用结构重叠网格数值方法，快捷高质地完成了网椿生成，通过求解带有k．e湍流模型的Navier—Stokes方程组。得到多个计算工况下的绕流外流场．分析了外挂物在不同工巩下的气动特·醢．结果表明

2、，CFD数值方法可方便快捷地对复杂干扰流场进行教值计算，可为飞行嚣相关设计提供技术支持。关键词：外挂物：挂架：结构重叠网格；气动特性中图分类号：V21l文献标识码：A文章编号：1671．654X(2012)01-0057．04NumericalSimulationandResearchonAerodynamicCharacteristicsofInteractingFlowFieldpastExternalStoreWANGLi-qiang，DONGGuo-guo(ChinaAirborneMissileAcademy，Luoyan9

3、471009，China)Abstract：Itisalwaysabarriertoanalyzeaerodynamiccharacteristicofeomplicatedshapewithstoresinaircraftdeveloping．Inthispaper，thecomplicatedgeometryshapeofwing—pylon—storeofdifferentgapofstoreandpylon，overlappingstructured鲥disusedwhichCallworkwellinsuchcase．Tho

4、mnghsolvingNavier．Stokesequationsteamwithk．eturbulentmodel．theouterflowfieldaroundthestorei8maehed．Theaerodynamiccharacteristicisanalyzedinsomeconditions，andtheresultsdisplaythatwiththenn．meficMmethod，complicatedinteractingflowfieldCallbenumefieallysimulatedexpedientlya

5、ndefficient．1y，whichcangivesometechnicalcontributiontodeignofaircraft．Keywords：externalstore；pylon；overlappingstructuredgrids；aerodynamiccharacteristic引言外挂物处于载机的机翼／机身下面，非均匀干扰流场中的气动特性相比其在自由流中的气要复杂得多。现代飞机的外挂物种类和外挂方案非常复杂和多样化，外挂物的外形、位置及工况条件等都直接影响到外挂物／飞机之间的相互干扰流场，对该类流场的分析研究一

6、直是气动设计的难点，也一直是影响挂架、发射架及吊挂强度设计质量的关键所在，因此有必要予以重视。复杂干扰流场的的研究方法目前主要有风洞试验、飞行试验和数值计算。风洞试验是整个研究的基础，它不仅提供了关于载机、外挂物的气动数据，而且对基本飞机流场、干扰机理等提供了物理观测数据和分析的基础。但是试验技术复杂、成本昂贵、耗时较长，试验工况范围也受到一定的限制；飞行试验是整个外挂物设计最终的检验，具有模拟真实、直观性强等优点，但试验成本高、风险大；数值计算由于周期短、成本低，随着数值计算方法与计算机硬件技术的快速发展得到了广泛的应用。本文采用基

7、于结构重叠网格的CFD数值方法对复杂干扰流场中外挂物的气动特性开展分析研究。1数值方法1．1几何外形本文采用的几何体分为三部分：机翼、挂架与外挂物，其中机翼的后掠角45。，翼型NACA64010，组合体图1机—y挂架／外挂钩组台体几何外形圈收稿日期：2011—09—16修订日期：2011一12一”基金项目：航空科学基金项目资助(20100152(m2)作者简介：王立强(1978一)，男．河北无极人，工程师，主要研究方向为飞行器气动布局设计。·58·航空计算技术第42卷第1期几何外形见图l。1．2结构重叠网格结构重叠网格⋯的基本思想是在

8、生成复杂外形网格时，通常先将计算区域拆分为一个母体和几个子体，并分别对每个部件生成网格，然后拼装成重卺网格。这种网格方法不但易于进行复杂外形网格的生成，而且容易保证网格的质量。结构重叠网格核心的思想是重叠插值边界的确立，