基于预估校正和嵌套网格的虚拟飞行数值模拟  被引量:22

Numerical Simulation of Virtual Flight Based on Prediction-correction Coupling Method and Chimera Grid

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作  者:达兴亚[1,2] 陶洋[2] 赵忠良[2] 

机构地区:[1]装备学院航天装备系,北京101416 [2]中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所,四川绵阳622661

出  处:《航空学报》2012年第6期977-983,共7页Acta Aeronautica et Astronautica Sinica

基  金:国家'973'计划(61389)~~

摘  要:针对导弹虚拟飞行数值模拟问题,发展了空气动力学/飞行力学数值计算方法和软件。控制方程为非定常雷诺时均Navier-Stoker(RANS)方程和刚体六自由度运动方程;流场求解器为有限体积法结构网格求解器,时间推进采用双时间步法,湍流模型为Spalart-Allmaras一方程模型;采用Adams预估校正法实现飞行力学方程与流场控制方程的耦合计算;使用嵌套网格方法模拟多体运动。首先模拟了美国国家航空航天局(NASA)窄条翼导弹模型纵向虚拟飞行,研究耦合方式和时间步长的影响。仿真结果表明,双时间步三阶Adams耦合方法,同等精度下可以显著增大时间步长,缩短仿真时间。最后,采用该方法模拟了导弹自由摇滚特性和纵向虚拟飞行,模拟结果与试验值吻合较好。An aerodynamic and flight dynamic coupling computation method and software are developed to simulate the virtu- al flight of a missile. The control equations are unsteady Navier-Stokes equations and rigid body 6-dof flight dynamic equa- tions. The flow solver is a finite-volume solver of structure grid which solves unsteady Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) equations with dual time stepping and a Spalart-Allmaras turbulence model. Adams prediction-correction method is used to couple the aerodynamic and flight mechanic computation, and the chimera method is used to simulate relative mo- tions. This methodology is used to simulate the longitudinal virtual flight for a NASA missile with long middle strakes to study the effects of coupling method and time step. Simulation results show that the third order Adams prediction-correction method can simulate in a much higher time step while keeping an equal precision level to obviously decrease simulation time. Finally, this approach is used to simulate free-to-roll motions and longitudinal virtual flights with results showing good agreements with wind tunnel test.

关 键 词:虚拟飞行 数值模拟 预估校正 嵌套网格 窄条翼导弹 自由摇滚 

分 类 号:V211.3[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]

 

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