由上方案一、三的比较,主要是变量弹尾部的截头锥形尾部的锥角的不同。方案三的锥角是15度,而方案一里的锥角是9度,相差比较大。从云图中,可以看出,方案三中,附面层有分离现象,而产生了较小压力,使得弹头前后的飞行方向上的压力差局部变大,造成阻力的变化使得密集度变坏,从而产生了更大的空气阻力,阻止了弹丸的飞行,使得飞行距离变短。  

(4)方案四的数据与分析  

方案中,流体密度为1.176669kg/m3,流体速度为277.6705m/s。经过一些基本设置后,让其初始化,然后进行计算。可以获得下图一样的数据图。  

图37方案四的阻力图  

计算函数达到收敛后,得出阻力Rx4大约为0.406541N。可以通过公式4-10可获得该方案一外形的阻力系数Cx4,  

带入相关数据可得,  

计算后,通过命令,做出压力等值线云图如下:  

图38方案四的压力云图  

图39方案四的速度矢量图  

图40方案四的涡量强度图  

由图可知,弹头尖部压力最大,呈现大红色,离弹尖部越远的地方,压力会慢慢变小。然后在第二个圆弧部处,随着流体流动方向(x正方向),压力慢慢变小。在圆弧部结束部分,出现了局部低压现象。而最有特点是在弹尾部倒角出处突然出现一个很大的低压云区,在弹底,虽有回升,但是回升少,也是出现很明显的低压现象,此处尤为关键。  

由上方案一、四的比较,主要是弹尾部的不同。方案一的弹尾部压力分布密度化效果要好许多,对方案四而言,倒角处在飞行方向出现较大的压力差,而且关键是在弹底处。从方案一与方案四云图中,可以看出方案一的空气沿着截头锥形尾部弹形线  

附面层流动,压力差很小,而且在飞行方向上的压差更小;而方案四弹尾,直接通过倒角后,的压力区比方案一的更低。  

通过上述现象,我们可以分析出以下认识。在一定的条件下,由于气流流动时的惯性使得弹表面的附面层与弹体表面分离,而弹体尾部附近没有气流流过,形成低空区,周围压力较高的气流向此区域填补,造成了杂乱无章的涡流。涡流区压力远远小于弹头附近气流中的压力。所以此弹头和弹尾的压力差,就是主要阻力。也就是,弹尾部的形状是影响涡流阻力的主要因素。所以,在一定条件下,亚音速枪弹弹丸弹尾做成收缩形状不易出现涡流,飞行阻力也会减少许多。  

结论  

此课题目的是要通过改变亚音速枪弹外形来减少空气阻力,可以达到延缓枪弹飞行速度衰减、提高有效射程的目的。本课题在对亚音速枪弹外形进行设计的基础上,运用数值方法计算出不同外形枪弹所承受的空气阻力,提出低阻力亚音速枪弹外形设计的参考准则。为此,我首先调研、查阅资料、翻译了外文参考文献,并撰写了开题报告,,学习了gridgen和FLUENT软件,然后假设了几种亚音速枪弹弹丸外形设计,又进行了亚音速枪弹绕流气动力特性仿真分析。然后通过仿真分析后,修改外形方案。但是由于时间有限等条件的限制,做的方案过少,也必然导致参考准则在某些方面的存在欠缺,而且在具体化程度不太高。最后,提出以下低阻力亚音速枪弹外形设计的参考准则:弹丸在亚音速飞行时所受的阻力以涡流阻力为主,所以,弹丸弧形部的锐或钝对空气阻力影响不大。而在弹尾部,为了减少底部涡流阻力,弹尾部作成流线收缩形状较为理想,为了减少空气阻力,可以采用截头锥形尾部,而为了使得空气附面层不致于和弹尾过早分离,尾锥角9度左右。

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