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《北京理工大学》 2015年
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结构损伤对飞行器气动特性影响研究

杨睿光  
【摘要】:飞行器在飞行过程中受力环境复杂,同时存在各种不确定因素,在极端情况下会出现结构部件的损伤或失效。当飞行器结构受损后,其气动特性、动力学特性以及弹道特性均会发生较大变化。本文主要研究内容如下:首先,调研国内外飞行器结构损伤科研成果的最新进展,对飞行器结构损伤的研究方向和研究方法进行初步了解。其次,使用导弹DATCOM对所选弹型进行初步估算,并使用FLUENT软件对各种损伤模型进行了数值模拟,计算了在出现的不同的结构损伤情况下,飞行器气动参数的变化。最后运用计算结果分析不同损伤形式和损伤程度对飞行器气动特性和弹道特性的影响。最终得出如下结论:尾翼上的损伤对升力系数的影响会随攻角的增大而增大,低马赫数下损伤对升力系数的影响较小;损伤对阻力系数的影响一般主要取决于损伤后模型在速度方向投影的大小,投影面增大则阻力系数增大,投影面减小则阻力系数减小;对于上下不对称的模型,在正攻角情况下,能够使升力提高的损伤方向对气动参数的影响要大于使升力降低的损伤方向的影响;损伤对无控弹道的影响主要取决于损伤后模型的平衡攻角,偏离0度越多则其无控弹道的偏差越大;当损伤在俯仰和偏航方向都产生了额外的力和力矩时,无控弹道会在这些力和力矩的作用下产生圆锥运动,但在损伤较小时系统仍处于稳定状态。
【关键词】:飞行器 结构损伤 FLUENT 气动特性
【学位授予单位】:北京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:V211
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-9
  • 第1章 绪论9-14
  • 1.1 研究背景9-11
  • 1.2 国内外研究现状11-13
  • 1.3 本文研究的主要内容13-14
  • 第2章 流体力学方法14-24
  • 2.1 理论模型基础14-16
  • 2.1.1 流体力学理论基础14-15
  • 2.1.2 空气动力学理论基础15-16
  • 2.2 理论分析流体力学16
  • 2.3 实验流体力学16-18
  • 2.3.1 实验流体力学基础16-18
  • 2.3.2 实验技术与设备18
  • 2.4 计算流体力学建模18-21
  • 2.5 计算流体力学仿真软件21-24
  • 2.5.1 计算流体力学仿真软件的结构21-22
  • 2.5.2 FLUENT软件介绍22-24
  • 第3章 基于导弹DATCOM的气动估算24-36
  • 3.1 导弹DATCOM24-33
  • 3.1.1 DATCOM气动估算软件简介24-26
  • 3.1.2 DATCOM可视化软件介绍26-33
  • 3.2 基于导弹DATCOM的估算33-36
  • 3.2.1 DATCOM参数设置33
  • 3.2.2 DATCOM估算结果33-36
  • 第4章 基于FLUENT的计算36-47
  • 4.1 模型建立与网格划分36-42
  • 4.1.1 模型建立36-40
  • 4.1.2 网格划分40-42
  • 4.2 边界条件设置与求解方式等参数的选择42-47
  • 4.2.1 边界条件设置42
  • 4.2.2 求解方式和各计算参数的选择42-44
  • 4.2.3 FLUENT计算结果44-47
  • 第5章 数值计算结果分析47-92
  • 5.1 原型弹47-51
  • 5.2 不同损伤类型的计算结果及分析51-76
  • 5.2.1 模型一51-57
  • 5.2.2 模型二57-63
  • 5.2.3 模型三63-69
  • 5.2.4 模型四69-75
  • 5.2.5 小结75-76
  • 5.3 不同损伤程度的计算结果及分析76-92
  • 5.3.1 模型一76-80
  • 5.3.2 模型二80-84
  • 5.3.3 模型三84-88
  • 5.3.4 模型四88-91
  • 5.3.5 小结91-92
  • 第6章 损伤的影响及预防92-104
  • 6.1 损伤影响分析92-100
  • 6.1.1 损伤对无控弹道的影响92-95
  • 6.1.2 损伤对俯仰和偏航运动的影响95-100
  • 6.2 损伤的预防100-104
  • 结论104-106
  • 总结104-105
  • 展望105-106
  • 参考文献106-110
  • 攻读学位期间发表论文与研究成果清单110-111
  • 致谢111

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