CN114001913B - 一种基于风洞试验的部件气动载荷修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于空气动力学技术领域，公开了一种基于风洞试验的部件气动载荷修正方法，包括以下步骤：步骤一：根据测力风洞试验，得到弹体总气动载荷试验值A；步骤二：对弹体进行流体数值计算，得到弹体总气动载荷计算值A′和各部件气动载荷计算值A′₁、A′₂、…、A′_n；步骤三：计算弹体总气动载荷试验值与计算值的差量△；步骤四：分别计算各部件气动载荷计算值与弹体总气动载荷计算值的比例系数k_i，i＝1,2，……n；步骤五：根据弹体总气动载荷试验值与计算值的差量△和各部件气动载荷计算值与弹体总气动载荷计算值的比例系数k_i，计算各部件气动载荷修正量△_i；步骤六：基于各部件气动载荷修正量和各部件气动载荷计算值，得到各部件气动载荷修正值。

Description

一种基于风洞试验的部件气动载荷修正方法

技术领域

本发明属于空气动力学技术领域，涉及一种基于风洞试验的部件气动载荷修正方法。

背景技术

飞行器部件气动载荷是结构强度设计的主要输入，对飞行器结构强度设计影响较大，飞行器部件气动载荷获得手段分为试验和计算，试验复杂、周期长和费用高，在初期设计阶段试验方法不合适，而CFD计算简单、周期短和耗费低，但计算结果的精度与试验相比较差；飞行器初期设计阶段一般会进行测力风洞试验，测力风洞试验得到的飞行器总气动载荷，故可以利用CFD计算部件载荷，结合测力风洞试验结果，发展一种基于风洞试验的部件气动载荷修正方法，使得计算结果的精度得到提高。

发明内容

在初期设计阶段，发展一种利用CFD计算部件载荷，结合测力风洞试验结果的部件气动载荷修正方法，使得设计周期减短和设计精度提高。

一种基于风洞试验的部件气动载荷修正方法，包括以下步骤：

步骤一：根据测力风洞试验，得到弹体总气动载荷试验值A；

步骤二：对弹体各部件进行划分，进行i标记，i＝1,2，……n；

步骤三：对弹体进行流体数值计算，得到弹体总气动载荷计算值A′和各部件气动载荷计算值A′₁、A′₂、…、A′_n；

步骤四：计算弹体总气动载荷试验值与计算值的差量△；

步骤五：分别计算各部件气动载荷计算值与弹体总气动载荷计算值的比例系数k_i，i＝1,2，……n；

步骤六：根据弹体总气动载荷试验值与计算值的差量△和各部件气动载荷计算值与弹体总气动载荷计算值的比例系数k_i，计算各部件气动载荷修正量△_i；

步骤七：基于各部件气动载荷修正量和各部件气动载荷计算值，得到各部件气动载荷修正值。

为得到全弹的总体气动载荷和修正弹体各部件计算气动载荷，进一步，所述步骤一中,编写测力风洞试验任务书，制定风洞试验内容，进行测力风洞试验。

为流体计算得到各部件气动载荷A′₁、A′₂、…、A′_n，需要对弹体各部件进行划分，划分方法应遵循气动载荷变化较大的部位划分密集，气动载荷变化不大的部件划分稀疏，进一步，所述步骤二中,弹体各部件划分方法如下：

例如弹头划分为一段；弹头至弹翼前缘弹身为一段、弹翼前缘至弹翼后缘弹身为一段、弹翼后缘至弹尾弹身为一段；弹翼按弦向等间隔划分为三个区域；沿展向等间隔划分为十个区域，左右弹翼对称划分。

为得到弹体总气动载荷计算值和各部件气动载荷计算值按步骤二划分好的部件进行流体网格划分、计算边界条件设定进行流体数值计算，得到弹体总气动载荷计算值A′和各部件气动载荷计算值A′₁、A′₂、…、A′_n；

为修正弹体各部件气动载荷计算值，需要求得弹体总气动载荷试验值与计算值的差量，进一步，所述步骤四中，弹体总气动载荷试验值A与计算值A′的差量△通过以下过程计算；

Δ＝A-A′。

为将步骤四中计算弹体总气动载荷试验值与计算值的差量△修正分配到各部件上，需定义部件载荷比例系数k_i，进一步，所述步骤五中k_i通过以下过程计算；

为将步骤四中计算弹体总气动载荷试验值与计算值的差量△修正分配到各部件上，近似认为每个部件计算值与试验值的差量比例与部件载荷比例系数k_i一致，进一步，所述步骤六中，各部件气动载荷修正量△_i根据以下公式计算：

Δ_i＝k_iΔ。

为得到各部件气动载荷最终修正值，进一步，所述步骤六中，各部件气动载荷修正值通过以下过程计算：

A_i＝A’_i+Δ_i。

进一步，一种基于风洞试验的全攻角部件气动载荷修正方法，对弹体飞行攻角范围等间隔划分，并通过上述的方法分别计算不同攻角下的各部件气动载荷修正值；根据不同攻角下的各部件气动载荷修正值进行插值计算得到全攻角下的各部件气动载荷修正值。

有益效果

结合测力风洞试验结果，并且在此基础上修正CFD计算部件载荷，计算结果更加合理，设计周期减短。

附图说明

图1为飞行器总气动载荷试验值；

图2为飞行器总气动载荷计算值；

图3为飞行器总气动载荷试验值与计算值差量；

图4为飞行器部件计算载荷修正过程。

具体实施方式

1)编写测力风洞试验任务书，制定风洞试验内容，进行测力风洞试验，整理测力风洞试验结果，得到飞行器总的气动载荷，见附图1；

2)对弹体各部件进行划分，进行i标记，i＝1,2，……n；

3)为流体计算得到各部件气动载荷A′₁、A′₂、…、A′_n，需要对弹体各部件进行划分，划分方法应遵循气动载荷变化较大的部位划分密集，气动载荷变化不大的部件划分稀疏，弹体各部件划分方法如下：

例如弹头划分为一段；弹头至弹翼前缘弹身为一段、弹翼前缘至弹翼后缘弹身为一段、弹翼后缘至弹尾弹身为一段；弹翼按弦向等间隔划分为三个区域；沿展向等间隔划分为十个区域，左右弹翼对称划分；

4)按划分好的部件进行流体网格划分、计算边界条件设定进行流体数值计算，得到弹体总气动载荷计算值A′和各部件气动载荷计算值A′₁、A′₂、…、A′_n；进行部件气动载荷CFD计算，见附图2；

5)修正弹体各部件气动载荷计算值，需要求得弹体总气动载荷试验值与计算值的差量，弹体总气动载荷试验值A与计算值A′的差量△通过以下过程计算，见附图3：

Δ＝A-A′

6)定义部件载荷比例系数k_i，部件载荷比例系数k_i，通过以下过程计算；

7)近似认为每个部件计算值与试验值的差量比例与部件载荷比例系数k_i一致，将计算弹体总气动载荷试验值与计算值的差量△修正分配到各部件上，各部件气动载荷修正量△_i根据以下公式计算，见附图4：

Δ_i＝k_iΔ

8)为得到各部件气动载荷最终修正值，将各部件气动载荷修正量△_i加至部件计算值上，各部件气动载荷修正值通过以下过程计算，见附图4：

A_i＝A’_i+Δ_i。

9)对弹体飞行攻角范围等间隔划分，并通过上述的方法分别计算不同攻角下的各部件气动载荷修正值；根据不同攻角下的各部件气动载荷修正值进行插值计算得到全攻角下的各部件气动载荷修正值。

Claims (4)

1.一种基于风洞试验的部件气动载荷修正方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一：根据测力风洞试验，得到弹体总气动载荷试验值A；

步骤二：弹体各部件划分方法如下：弹头划分为一段；弹头至弹翼前缘弹身为一段、弹翼前缘至弹翼后缘弹身为一段、弹翼后缘至弹尾弹身为一段；弹翼按弦向等间隔划分为三个区域；沿展向等间隔划分为十个区域；根据弹体各部件划分结果，进行流体网格划分并设定边界条件，对弹体进行流体数值计算，得到弹体总气动载荷计算值A'和各部件气动载荷计算值A'₁、A'₂、...、A'_n；

步骤三：计算弹体总气动载荷试验值与弹体总气动载荷计算值的差量△；

步骤四：分别计算各部件气动载荷计算值与弹体总气动载荷计算值的比例系数k_i，i＝1,2，……n；

步骤五：根据弹体总气动载荷试验值与计算值的差量△和各部件气动载荷计算值与弹体总气动载荷计算值的比例系数k_i，计算各部件气动载荷修正量△_i；各部件气动载荷修正量△_i根据以下公式计算：Δ_i＝k_iΔ；

步骤六：基于各部件气动载荷修正量和各部件气动载荷计算值，得到各部件气动载荷修正值，各部件气动载荷修正值通过以下过程计算：A_i＝A'_i+Δ_i。

2.根据权利要求1所述的一种基于风洞试验的部件气动载荷修正方法，其特征在于：所述步骤四中，k_i通过以下过程计算；

3.根据权利要求2所述的一种基于风洞试验的部件气动载荷修正方法，其特征在于：左右弹翼对称划分。

4.一种基于风洞试验的全攻角部件气动载荷修正方法，其特征在于：对弹体飞行攻角范围等间隔划分，并通过权利要求1-3中任一权利要求所述的方法分别计算不同攻角下的各部件气动载荷修正值；根据不同攻角下的各部件气动载荷修正值进行插值计算得到全攻角下的各部件气动载荷修正值。