摘 要

随着科学技术和军事方面的迅速发展，仿真技术已成为各种复杂系统研究工作的一种必不可少的工具，尤其是在航空航天领域。仿真技术已是卫星运载工具和飞行器研究过程中不可或缺的手段，可以取得很高的经济效益。

在研制、鉴定和定型的所有过程都必须全方位地利用先进的仿真技术。由于火箭的发射周期长且每次发射都要消耗大量的人力、物力和财力。为了缩减火箭发射周期以及进一步缩小资源的消耗，常常选择对废弃的火箭发射场地进行改造修复，以满足对现有火箭发射条件的需求。为了研究单面导流器在火箭发射过程中的导流作用以及优化导流效果的方案，本文建立简化模型对平地发射的火箭燃气流在单面导流器的过程进行仿真模拟，并利用流体力学软件Fluent模拟了导流器在不同工况下的作用。主要内容如下：

1. 对于不规则的计算域模型，采用gambit软件将计算域分化成若干个相邻的规则的子域，并对规则子域进行网格划分，设定边界条件使得各子域之间可以进行能量交换。在气流复杂以及需要着重分析的地方进行密网格的划分，使得分析结果更为精确。
2. 对于导流器来说，导流效果同时受到自身因素的影响，因此分别对单面导流器的长度、与燃气发动机喷口的距离以及导流面的线型三个方面对比分析得出导流器的排导规律。

关键字：数值模拟，单面导流器，火箭燃气流，流场分析

Abstract

With the rapid development of military and scientific technology, simulation has become an indispensable means for the development of various complex systems. Especially in the aerospace field, simulation technology has become an indispensable means for the development of aircraft and satellite vehicles. Can achieve high economic benefits.

Advanced simulation techniques must be applied comprehensively throughout the development, qualification and finalization process. Because the launch cycle of the rocket is long and each launch requires a lot of manpower, material and financial resources. In order to reduce the rocket launch cycle and further reduce the consumption of resources, it is often chosen to repair and renovate the abandoned rocket launch site to meet the demand for existing rocket launch conditions. In order to study the diversion effect of single-sided deflector in rocket launching process and optimize the diversion effect, this paper establishes a simplified model to simulate the process of rocket gas flow launched on flat surface in single-sided deflector, and uses fluid mechanics software. Fluent simulates the role of the deflector under different operating conditions. The main contents are as follows:

(1) For the irregular computational domain model, the gambit software is used to differentiate the computational domain into sub-domains of several adjacent rules, and the rule sub-domains are meshed, and the boundary conditions are set so that the sub-domains can be Perform energy exchange. The dense mesh is divided in a complex airflow and where it is important to analyze, making the analysis more accurate.

(2) For the deflector, the diversion effect is affected by its own factors. Therefore, the length of the single-sided deflector, the distance from the gas engine nozzle and the line shape of the diversion surface are compared and analyzed. The drainage law of the deflector is taken out.

Keywords: numerical simulation, single-sided deflector, rocket gas flow, flow field analysis

目录

摘要 I

Abstract II

目录 1

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2国内外研究现状分析 1

1.2.1机动发射概述 1

1.2.2国内外研究概况 3

1.3研究目的 3

1.4研究内容 3

1.5本章小结 4

第二章 计算流体力学基础理论 5

2.1引言 5

2.3三维粘性流场控制方程 5

2.4湍流模型 6

2.4.1 S-A方程模型 7

2.4.2标准模型 8

2.4.3 RNG模型 9

2.4.4可实现模型 10

2.5网格划分技术 10

2.6本章小结 11

第三章 对称模型的仿真模拟 12

3.1 燃气流参数确定 12

3.2 算法的确定 13

3.3 二维模型的建立 13

3.4 二维模型的结果 16

3.5 三维模型模拟 18

3.5.1 导流器不同长度下的模拟 19

3.5.2 导流器不同型面下的模拟 26

3.5.3 导流器不同高度下的模拟 27

3.6 本章小结 28

第四章 总结与展望 29

4.1 论文总结 29

4.2 研究展望 29

致谢 30

参考文献 31

第一章 绪论

1.1研究背景

为了适应快速发展的社会，进一步提高综合国力，世界各国都在努力开发空间资源和加强国防建设，因此在航天航空方面也得到了重视。发射科学技术是集基础科学和其他应用科学最新成就以及工程技术方面于一体的现代化科学技术。是科学技术和基础工业紧密结合的产物。并且发射科学及时也从侧面反映着一个国家相关的科学技术和基础工业的发展水平。随着发展的要求，仿真技术也逐渐进入世界舞台，发挥着不可或缺的作用。

在研制、鉴定和定型的所有过程都必须全方位地利用先进的仿真技术。由于火箭的发射周期长且每次发射都要消耗大量的人力、物力和财力。为了缩减火箭发射周期以及进一步减少资源的消耗，常常选择对废弃的火箭发射场地进行改造修复，以满足对现有火箭发射条件的需求。为了研究单面导流器在火箭发射过程中的导流作用以及优化导流效果的方案，本文建立简化模型对平地发射的火箭燃气流在单面导流器的过程进行仿真模拟，并利用流体力学软件Fluent模拟了导流器在不同工况下的作用，这样可以初步对火箭发射装置进行规划设计，并根据仿真结果进行修改，以达到优化效果，从而直接缩短发射周期、减少资源消耗。

1.2国内外研究现状分析

1.2.1机动发射概述

机动发射方式由于导弹的储运方式以及发射方式不同，导弹发射时燃气流所产生的环境效应不同，机动发射导弹储运方式分为双联装，“品”字形三联装、四联装等。随着装备技术和发射技术的发展，车载导弹单元的数量不断增加，而且一架多弹的共架发射也成为未来发射技术的发展趋势。