一种箭(弹)体分布气动特性计算方法技术

本发明专利技术提供一种箭(弹)体分布气动特性计算方法，包括以下步骤：通过箭体外流场计算或测量，得到箭体表面分布压强和分布切应力、以及表面面单元的节点坐标、面积，计算箭体表面面单元的力作用点和法向量，对箭体表面分布压强和切应力进行处理；根据输入的站点坐标，划分每个站点对应的分布气动特性参数输出区间，即对应的计算区间；对每个站点，分别搜索判断哪些箭体表面面单元的力作用点落在该站点对应的计算区间内；将落在计算区间内的箭体表面面单元上的气动力按照所计算的气动力的方向矢量求和，得到该站点对应的分布气动力。该方法解决了CFD技术计算获得箭体表面压力和剪切力不能按照站点分布输出的问题，同时摆脱了对风洞试验、复杂的CFD计算前处理的依赖。

【技术实现步骤摘要】
一种箭(弹)体分布气动特性计算方法
本专利技术涉及航空航天总体设计领域，尤其涉及火箭、导弹类飞行器的箭(弹)体分布气动特性计算方法。
技术介绍
运载火箭或导弹(简称箭弹)在大气层内飞行时会受到空气动力的作用。作用于火箭的气动力将产生沿箭体轴向的轴向力，垂直于箭体轴线的法向力和侧向力，绕箭体轴线的滚转力矩，绕箭体质心的偏航力矩和俯仰力矩。火箭(弹)受到的气动力影响火箭的弹道设计、控制系统设计、结构设计。尤其是当箭弹飞行攻角不为零时，箭体受到分布的气动法向力作用产生较大弯曲载荷。据统计分布气动力产生的气动载荷占火箭结构设计载荷比例可达50％，直接影响箭弹的载荷计算和结构设计。为获得箭弹分布气动力系数，通常有风洞试验和数值计算两种方法。风洞试验方法通过制作箭弹的缩比模型，在风洞中模拟箭弹飞行的来流条件，测量火箭各个设计状态下的表面压强及其分布，进而获得全箭(弹)的分布气动系数；数值计算方法主要通过求解欧拉方程或雷诺平均下的N-S方程的计算流体力学(CFD)方法获得箭弹体表面的压强分布和切应力分布，然后按照部段计算分布气动系数。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种箭(弹)体分布气动特性计算方法，包括以下步骤：/n通过箭体外流场计算或测量，得到箭体表面分布压强和分布切应力、以及箭体表面面单元的节点坐标、面积，计算箭体表面面单元的力作用点和法向量，对箭体表面分布压强和切应力进行处理，包括将分布压强和切应力转换为单元受到的压力和摩擦力，将压力和摩擦力转换为全局坐标系下的矢量；/n根据输入的站点坐标，划分每个站点对应的分布气动特性参数输出区间，即每个站点对应的计算区间；/n对每个站点，分别搜索判断哪些箭体表面面单元的力作用点落在该站点对应的计算区间内；/n将落在一个站点对应计算区间内的箭体表面面单元上的气动力按照所计算的气动力的方向矢量求和，即可得到该...

【技术特征摘要】
1.一种箭(弹)体分布气动特性计算方法，包括以下步骤：
通过箭体外流场计算或测量，得到箭体表面分布压强和分布切应力、以及箭体表面面单元的节点坐标、面积，计算箭体表面面单元的力作用点和法向量，对箭体表面分布压强和切应力进行处理，包括将分布压强和切应力转换为单元受到的压力和摩擦力，将压力和摩擦力转换为全局坐标系下的矢量；
根据输入的站点坐标，划分每个站点对应的分布气动特性参数输出区间，即每个站点对应的计算区间；
对每个站点，分别搜索判断哪些箭体表面面单元的力作用点落在该站点对应的计算区间内；
将落在一个站点对应计算区间内的箭体表面面单元上的气动力按照所计算的气动力的方向矢量求和，即可得到该站点对应的分布气动力。


2.如权利要求1所述的箭(弹)体分布气动特性计算方法，其特征在于，所述箭体表面面单元为四边形单元、三角形单元、多边形单元中的一种。


3.如权利要求1所述的箭(弹)体分布气动特性计算方法，其特征在于，所述分布气动特性计算所用的全局坐标系采用箭/弹体坐标系。


4.如权利要求1所述的箭(弹)体分布气动特性计算方法，其特征在于，所述计算箭体表面面单元的力作用点和法向量的方法为：
定义面单元外法线为正，假定面单元为四边形单元，设共有m个面单元，按照右手定则顺序确定第j(j＝1,2,...m)个面单元的四个节点依次为gj1,gj2,gj3,gj4，对应坐标分别记为gj1(xj1,yj1,zj1)，gj2(xj2,yj2,zj2)，gj3(xj3,yj3,zj3)，gj4(xj4,yj4,zj4)，节点1与节点3、节点2与节点4连线为四边形单元的对角线，交会于点gj；
取面单元的几何中心点gj作为该单元压力和摩擦力的作用点，坐标记为gj(xj,yj,zj)，则：



或
在笛卡尔坐标系下，面单元的外法向量记为对角线节点1和节点3向量为形式如下



对角线节点2和节点4向量为形式如下



则第j个面单元的法向量为


<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝赓，张瑞，任彦婷，
申请(专利权)人：蓝箭航天空间科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11