一种鸭式布局飞行器气动参数的仿真方法及终端设备技术

本发明专利技术适用于飞行器技术领域，提供了一种鸭式布局飞行器气动参数的仿真方法及终端设备，包括：构建鸭式布局飞行器的三维模型；对所述鸭式布局飞行器的三维模型的表面以及所述鸭式布局飞行器的三维模型对应的流场域进行网格划分，根据三维模型表面的网格和流场域外表面的网格得到流场域的体网格；建立对体网格内部的空气流动进行模拟的k‑ε湍流数学模型；通过k‑ε湍流数学模型对鸭式布局飞行器的气动参数进行模拟求解。本方案通过构建鸭式布局飞行器的三维模型，然后根据飞行器的三维模型获得对应的流场域的体网格，通过湍流数学模型对飞行器周围的体网格内部的气体进行模拟获得飞行器的气动参数，该方法周期短、耗资小，并且仿真方法精确。

A simulation method and terminal equipment for the aerodynamic parameters of a duck type aircraft

The invention is applicable to the technical field of aircraft, a simulation method of canard aerodynamic parameter and terminal equipment, is provided including: Construction of three-dimensional model of canard aircraft; 3D surface model of the canard aircraft and the 3D model of the canard aircraft of the corresponding flow field domain based on the 3D model surface mesh, mesh and surface flow field outside the grid domain grid; the establishment of air flow on the grid inside of the K turbulence mathematical model; through the K turbulence mathematical model of canard aerodynamic parameters to simulate. Through the construction of three-dimensional model of canard aircraft of this scheme, and then obtain the corresponding flow field according to the three-dimensional model of the aircraft body grid, simulation of aerodynamic parameters obtained by the mathematical model of turbulent flow around the aircraft body and the gas inside the grid, the method of short cycle, low cost, and accurate simulation method.

【技术实现步骤摘要】
一种鸭式布局飞行器气动参数的仿真方法及终端设备
本专利技术属于飞行器
，尤其涉及一种鸭式布局飞行器气动参数的仿真方法及终端设备。
技术介绍
随着弹道信息获取技术、弹道偏差消除技术的发展，火箭弹逐步由无控或简控向全弹道制导控制发展，同时，火箭弹的打击精度也逐步提高。火箭弹实现精确打击的前提是具有较好的气动外形，在现有的制导火箭弹中，应用较为广泛的气动外形是在弹体前部加装鸭舵，在弹体尾部采用直尾翼。相对于无控火箭弹，鸭舵及尾翼的改变会使其气动特性产生较大的变化，为准确获得鸭式布局制导火箭弹的气动特性，现有的计算火箭弹的气动特性的方法通常是采用风洞实验，但是风洞实验耗资大、周期长。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种鸭式布局飞行器气动参数的仿真方法及终端设备，用于对鸭式布局飞行器的气动参数进行仿真，从而计算出鸭式布局飞行器的气动参数。本专利技术实施例的第一方面提供了一种鸭式布局飞行器气动参数的仿真方法，包括：构建鸭式布局飞行器的三维模型；对所述鸭式布局飞行器的三维模型的表面以及所述鸭式布局飞行器的三维模型对应的流场域的外表面进行网格划分，根据所述三维模型表面的网格和流场域外表面的网格得到所述流场域的体网格，所述体网格为所述鸭式布局飞行器的网格模型；建立对所述体网格内部的空气流动进行模拟的k-ε湍流数学模型；通过所述k-ε湍流数学模型对所述鸭式布局飞行器的气动参数进行模拟求解。本专利技术实施例的第二方面提供了一种终端设备，包括：模型构建模块，用于构建鸭式布局飞行器的三维模型；网格划分模块，用于对所述鸭式布局飞行器的三维模型的表面以及所述鸭式布局飞行器的三维模型对应的流场域的外表面进行网格划分，根据所述三维模型表面的网格和流场域外表面的网格得到所述流场域的体网格，所述体网格为所述鸭式布局飞行器的网格模型；湍流模型创建模块，用于建立对所述体网格内部的空气流动进行模拟的k-ε湍流数学模型；气动参数模拟模块，用于通过所述k-ε湍流数学模型对所述鸭式布局飞行器的气动参数进行模拟求解。本专利技术实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本专利技术实施例第一方面提供的所述方法的步骤。本专利技术实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时实现本专利技术实施例第一方面提供的所述方法的步骤。本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过构建鸭式布局飞行器的三维模型；对所述鸭式布局飞行器的三维模型的表面以及所述鸭式布局飞行器的三维模型对应的流场域的外表面进行网格划分，根据所述三维模型表面的网格和流场域外表面的网格得到所述流场域的体网格，所述体网格为所述鸭式布局飞行器的网格模型；建立对所述体网格内部的空气流动进行模拟的k-ε湍流数学模型；通过所述k-ε湍流数学模型对所述鸭式布局飞行器的气动参数进行模拟求解，本专利技术无需通过风洞实验就可以对鸭式布局飞行器的气动参数进行模拟求解，减小成本，周期短。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一实施例提供的一种鸭式布局飞行器气动参数的仿真方法实现流程示意图；图2是本专利技术一实施例提供的鸭式布局飞行器的三维模型图；图3是本专利技术一实施例提供的飞行器的流场域；图4是本专利技术一实施例提供的流场域网格示意图；图5是本专利技术一实施例提供的飞行器面网格示意图；图6是本专利技术一实施例提供的飞行器头部面网格示意图；图7是本专利技术一实施例提供的飞行器尾部面网格示意图；图8是本专利技术一实施例提供的边界层体网格示意图；图9是本专利技术一实施例提供的终端设备的示意框图；图10是本专利技术一实施例提供的终端设备的示意框图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。还应当理解，在此本专利技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本专利技术。如在本专利技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本专利技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。图1是本专利技术一个实施例提供的一种鸭式布局飞行器气动参数的仿真方法实现流程示意图，如图所示该方法可以包括以下步骤：步骤S101，构建鸭式布局飞行器的三维模型。在本专利技术实施例中，为了通过计算机模拟的方式获得鸭式布局飞行器的气动参数，需要先构建飞行器的三维模型，所述鸭式布局飞行器可以是鸭式布局火箭弹。作为一个实施例，图2是本专利技术一个实施例采用的鸭式布局飞行器的外形图，所述鸭式布局飞行器具体为：以无控飞行器为原型，在飞行器头部加装四片鸭舵得到鸭式布局飞行器；所述四片鸭舵的结构相同；所述鸭舵在飞行过程中根据控制指令进行偏转；尾翼为折叠直尾翼，火箭弹出炮管后展开并与弹体固定连接。需要说明的是，本专利技术实施例是以某型现役火箭弹为原型，包括4片鸭舵、弹体和6片尾翼，所述尾翼与弹体之间固定连接；所述4片鸭舵均匀分布在弹体的头部，且距弹顶的距离相同；所述6片尾翼均匀分布在弹体的尾部；在飞行过程中，四片鸭舵可根据制导控制指令偏转，从而形成控制力和控制力矩，进而实现弹道修正。所述三维模型的尺寸单位为mm，所述三维模型的总长为5700mm。火箭弹的头部采用卡门曲线外形。还可以设置若弹体的直径为D，则制导火箭弹的总长为22D，以上火箭弹的实施例只是用于举例，还可以是其它飞行器，在具体应用中还可以根据具体的飞行器设置相应的三维模型，所述三维模型是根据实际的飞行器的几何外形得到。步骤S102，对所述鸭式布局飞行器的三维模型的表面以及所述鸭式布局飞行器的三维模型对应的流场域的外表面进行网格划分，根据所述三维模型表面的网格和流场域外表面的网格得到所述流场域的体网格，所述体网格为所述鸭式布局飞行器的网格模型。在本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鸭式布局飞行器气动参数的仿真方法，其特征在于，包括：构建鸭式布局飞行器的三维模型；对所述鸭式布局飞行器的三维模型的表面以及所述鸭式布局飞行器的三维模型对应的流场域的外表面进行网格划分，根据所述三维模型表面的网格和流场域外表面的网格得到所述流场域的体网格，所述体网格为所述鸭式布局飞行器的网格模型；建立对所述体网格内部的空气流动进行模拟的k‑ε湍流数学模型；通过所述k‑ε湍流数学模型对所述鸭式布局飞行器的气动参数进行模拟求解。

【技术特征摘要】
1.一种鸭式布局飞行器气动参数的仿真方法，其特征在于，包括：构建鸭式布局飞行器的三维模型；对所述鸭式布局飞行器的三维模型的表面以及所述鸭式布局飞行器的三维模型对应的流场域的外表面进行网格划分，根据所述三维模型表面的网格和流场域外表面的网格得到所述流场域的体网格，所述体网格为所述鸭式布局飞行器的网格模型；建立对所述体网格内部的空气流动进行模拟的k-ε湍流数学模型；通过所述k-ε湍流数学模型对所述鸭式布局飞行器的气动参数进行模拟求解。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述鸭式布局飞行器为鸭式布局火箭弹，所述鸭式布局飞行器的三维模型具体为：以无控飞行器为原型，在飞行器头部加装四片鸭舵得到鸭式布局飞行器；所述四片鸭舵的结构相同；所述鸭舵在飞行过程中根据控制指令进行偏转；飞行器尾部的尾翼为折叠直尾翼，火箭弹出炮管后展开并与弹体固定连接。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述鸭式布局飞行器的三维模型的表面以及所述鸭式布局飞行器的三维模型对应的流场域的外表面进行网格划分，根据所述三维模型表面的网格和流场域外表面的网格得到所述流场域的体网格包括：根据所述鸭式布局飞行器的三维模型建立流场域；对所述鸭式布局飞行器的三维模型的表面和所述鸭式布局飞行器的三维模型对应的流场域的外表面分别进行网格划分，得到三维模型表面的面网格和流场域外表面的面网格，所述三维模型表面的面网格为全三角形面网格，所述三维模型表面的面网格包括：头部面网格、鸭舵面网格、弹身面网格和尾翼面网格四部分；根据三维模型表面的面网格和流场域外表面的面网格生成体网格，所述体网格包括棱柱边界层六面体网格和边界层外四面体网格两部分，所述棱柱边界层六面体网格共十层，所述棱柱边界层六面体网格和边界层外四面体网格的增长比例为1.2；通过以下公式获取棱柱边界层第一层网格的高度Δy：其中，Δy为棱柱边界层第一层网格的高度，ρ为气体密度，μ分子粘性系数，τw为壁面切应力，y+值为在30～300内的自定义值；根据棱柱边界层第一层网格高度Δy和网格增长比例，可分别获得棱柱边界层六面体网格和边界层外四面体网格。若任一体网格的最小体积大于零，则得到所述鸭式布局飞行器的网格模型。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述鸭式布局飞行器的三维模型的表面和所述鸭式布局飞行器的三维模型对应的流场域的外表面分别进行网格划分，得到三维模型表面的面网格和流场域外表面的面网格包括：在对所述三维模型表面的面网格进行网格划分时，设定弹体头部面网格的最大尺寸为15mm，鸭舵面网格的最大尺寸为6mm，弹体面网格的最大尺寸为20mm，尾翼面网格的最大尺寸为8mm；在对所述流场域外表面的面网格进行网格划分时，设定流场域外表面的面网格尺寸最大为1500mm。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述k-ε湍流数学模型具体为：建立在涡粘性各向同性假设的基础上，湍动能k方程：

【专利技术属性】
技术研发人员：方丹，陈永超，高敏，王毅，陶贵明，徐帅，张宽桥，
申请(专利权)人：中国人民解放军军械工程学院，
类型：发明
国别省市：河北,13