火炮弹丸底凹结构流场仿真及其减阻机理分析

针对火炮弹丸底凹结构的减阻效果展开研究,基于N-S方程求解,得到了底凹弹弹丸在超声速流场条件下的绕流流场参数分布以及弹丸的气动阻力,讨论了不同底凹深度对弹丸流场、减阻效果的影响,分析了底凹结构减阻机理;研究发现:位于弹丸底部的回流流动对底凹结构的减阻效果起决定性作用;在超声速条件下,底凹结构越深,底凹弹气动阻力越小。

底凹结构减阻效应数值分析

为研究弹丸底凹结构的减阻机理,使用三维定常CFD方法对M910弹丸的流场特性进行了数值模拟。给出了零升阻力系数随马赫数的变化规律,所得结果与实验数据符合很好。在此基础上,为M910弹丸引入底凹结构并进行数值模拟。对比了不同弹底结构的底部流场特性,对底凹结构减阻效应的产生机理进行了分析。结果表明:亚声速下,底凹结构在底凹腔体内引入了高压“死水区”,并以“屈从”的流体边界代替了原固体底面,从而改变了尾部涡街的形成位置、形状和强度,最终增大底部压力,减小弹丸阻力;跨声速下,由于尾部涡街远离弹丸底面,固体底面与流体边界面的作用相同,使得底凹不再具有减阻效果;超声速下,底凹结构的减阻机理与底排弹丸减阻机理类似,即底凹结构中的流体为弹丸底部回流区添加质量从而达到减阻作用。