Fluent大口径弹头外形设计与气动特性研究(2)
5 气动特性分析 23
5.1 弧形部半径改变时的气动特性分析 23
5.2 弧形部长度改变时的气动特性分析 25
5.3 船尾角度改变时的气动特性分析 27
5.4 船尾长度改变时的气动特性分析 29
5.5 本章小结 31
结论 32
致 谢 33
参考文献34
1 绪论
1.1课题研究背景及意义
人类已经存在有1000多万年历史，为了争夺食物、领地、水以及各种资源，战争已成为统治者实现目标最直接的手段。人类文明的进步也是战争手段升级的进步，从手无寸铁到手执利刃、从冷兵器到热兵器。在战争的洗礼中，催生出了军事学和各种战略战术，同样也促进了军事科技的发展。进入热兵器时代后，各式各样的新式兵器的出现使得现代战争的烈度与往日不可同日而语，同时战争中对各类资源的消耗量也更加令人难以想象。但是决定一场战争的并不是某些高精尖的武器，而是作为军队基本组成体的成千上万的士兵手里面拿的枪支弹药。枪是军人作战的基本武器，是士兵的第二生命，对枪支本身来说，枪弹就是枪支的第二生命，所以对枪弹的优化设计很有实用价值。
枪弹是由各类枪械发射的轻武器弹药，其主要目的是杀伤目标，也可以毁坏目标、引燃目标、指引和修正射击方向等[1]。其起以上作用的部位就是弹头。从各国实际射击证明，枪弹依靠弹头动能进行杀伤，所以在弹头质量一定、基本参量变化不大的情况下，要求弹头飞行速度损失最小，因此，如何合理的设计弹头的气动外形，使其在介质中飞行时所受阻力最小，并且使弹头能够稳定飞行，是设计师们最关心的问题之一[2]。
弹头在空中飞行的稳定性，直接影响着射程、射击密集度和侵彻效果[3]。如何优化弹头设计参数，以提高其飞行性能，很多研究人员依然在不断的探索这个课题。为了能够有效的减少弹头所受空气阻力，提高其在空气中飞行的稳定性，就必须对弹头头部的几何形状、弹头弧形部的长度、弹头尾段的形状等对弹头阻力和稳定性有怎么样的影响有定量的认识，这样才能够有目的的、主动的设计出符合一定技战术要求的弹头。
本课题以枪弹弹头为研究对象，对弹头的弧形部半径、弧形部半径不变长度改变、船尾部长度不变角度改变、船尾部长度改变角度不变的情况下进行一系列的气动特性分析，分析其气动布局和气动特性，整理归纳出对弹头外形设计有指导性意义的结论和实验数据，并进行优化选形，选取最小阻力的弹头形状。
1.2 国内外研究概况
1.3 本文工作
根据在原型弹外形基础上的参数微调，分析其气动特性，包括气动流场分析和气动力特性分析，为大口径弹头外形设计提供理论参考。
本文主要研究工作为：
首先，在CATIA中将变换了不同参量的弹头模型建立为整体模型，弧形部半径、长度，尾锥部角度、长度改变各三次，总计建立12个有不同外形参量的弹头三文模型。
其次，弹头模型网格划分，根据弹头外形的设计方案，在CATIA中建立的三文实体模型，为尖拱头部-圆柱部-船尾组合形式。弹头的组成部分分为弧形部、圆柱部和船尾三部分。利用Fluent的前处理软件Gambit，将实体模型导入并划分网格，给定不同气动外形弹头绕流场的数值模拟边界条件及Fluent求解器相关设置。
第三，利用流体仿真软件Fluent对不同参量的弹头进行气动特性分析，主要研究弹头在一个大气压、相同马赫数下的流场特性和气动特性，着重分析在各个状态下流场压力及弹体阻力系数的变化规律。
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