兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (3): 818-827.doi: 10.12382/bgxb.2022.0688
李晓辉, 王宏伟, 熊红亮, 石伟龙, 任少洁, 黄湛*()
收稿日期:
2022-07-29
上线日期:
2022-11-14
通讯作者:
LI Xiaohui, WANG Hongwei, XIONG Hongliang, SHI Weilong, REN Shaojie, HUANG Zhan*()
Received:
2022-07-29
Online:
2022-11-14
摘要:
导弹全方向攻击时会产生由旋涡主导的复杂流动,发生转捩和流动分离,对导弹的机动性和控制能力具有重大影响。为探索攻角及马赫数对弹体流动形态的影响,针对某细长旋成体在FD-12风洞开展高速粒子图像测速及荧光油流试验,来流Ma分别为0.4、0.6、0.8,攻角范围α为0°~180°,获取了细长体背风区的流场特性演化规律。研究结果表明:当攻角α<90°时,随着攻角的增大,模型背风区流场从附着流变化为分离流,且分离涡从对称变为非对称,最终演化为非定常流动;当攻角α>90°时,情况有所不同,α=100°及α=120°时背风区存在非定常涡脱落现象,时均流场具有明显的非对称性;当攻角α=150°时,迎风面分离区出现不对称偏移,初始分离区下边界已越过模型端面,在模型中后部形成分离线;当攻角α=180°时,时均流场没有明显的特征,在模型头部位置出现了环形分离区及再附区,表明由于底部扰动的影响,该截面流场呈现局部的非定常、非线性流动状态;在攻角相同情况下,增大流场的来流Ma,不但会使分离涡的影响范围变大,也会导致分离涡的位置抬高。
中图分类号:
李晓辉, 王宏伟, 熊红亮, 石伟龙, 任少洁, 黄湛. 高速条件下细长旋成体背风区流动特性试验研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(3): 818-827.
LI Xiaohui, WANG Hongwei, XIONG Hongliang, SHI Weilong, REN Shaojie, HUANG Zhan. Experimental Study on the Flow Characteristics of a Slender Body of Revolution in the Leeward Region under High-speed Condition[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(3): 818-827.
预偏攻角/(°) | 可实现攻角状态/(°) | 模型部件更换 |
---|---|---|
15 | 0~40 | 正装 |
75 | 60~100 | 正装 |
75 | 80~120 | 反装 |
15 | 140~180 | 反装 |
表1 模型预置攻角状态
Table 1 Model preset angle of attack
预偏攻角/(°) | 可实现攻角状态/(°) | 模型部件更换 |
---|---|---|
15 | 0~40 | 正装 |
75 | 60~100 | 正装 |
75 | 80~120 | 反装 |
15 | 140~180 | 反装 |
Ma | 攻角α/(°) | z/mm | 试验手段 |
---|---|---|---|
0.6 | 0 | 6.83D | PIV |
0.4 | 30 | 6.83D | PIV |
0.6 | 30 | 6.83D | PIV |
0.8 | 30 | 6.83D | PIV |
0.6 | 60 | 6.17D | PIV |
0.4 | 80 | 6.17D | PIV |
0.6 | 80 | 6.17D | PIV |
0.8 | 80 | 6.17D | PIV |
0.6 | 100 | 4D | PIV |
0.6 | 120 | 4D | PIV |
0.6 | 150 | 4D | PIV |
0.6 | 180 | 4D | PIV |
0.6 | 100 | 油流 | |
0.6 | 120 | 油流 | |
0.6 | 150 | 油流 | |
0.6 | 180 | 油流 |
表2 试验工况
Table 2 Experimental conditions
Ma | 攻角α/(°) | z/mm | 试验手段 |
---|---|---|---|
0.6 | 0 | 6.83D | PIV |
0.4 | 30 | 6.83D | PIV |
0.6 | 30 | 6.83D | PIV |
0.8 | 30 | 6.83D | PIV |
0.6 | 60 | 6.17D | PIV |
0.4 | 80 | 6.17D | PIV |
0.6 | 80 | 6.17D | PIV |
0.8 | 80 | 6.17D | PIV |
0.6 | 100 | 4D | PIV |
0.6 | 120 | 4D | PIV |
0.6 | 150 | 4D | PIV |
0.6 | 180 | 4D | PIV |
0.6 | 100 | 油流 | |
0.6 | 120 | 油流 | |
0.6 | 150 | 油流 | |
0.6 | 180 | 油流 |
图8 Ma=0.4时空间流动结构(左:粒子图像;中:瞬时速度分布;右:时均速度分布)
Fig.8 Spatial flow structure for Ma=0.4(left: particle image; middle:instantaneous velocity distribution; right : time-averaged velocity distribution)
图9 Ma=0.6时空间流动结构(左:粒子图像;中:瞬时速度分布;右:时均速度分布)
Fig.9 Spatial flow structure for Ma=0.6(left: particle image; middle:instantaneous velocity distribution; right: time-averaged velocity distribution)
图10 Ma=0.8时空间流动结构(左:粒子图像;中:瞬时速度分布;右:时均速度分布)
Fig.10 Spatial flow structure for Ma=0.8(left: particle image; middle:instantaneous velocity distribution; right: time-average velocity distribution)
α/(°) | z/D | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
100 | 101.31 | 101.11 | 103.57 | 104.62 | 101.58 | 102.16 |
120 | 106.45 | 105.11 | 109.90 | 109.32 | 106.05 | 106.95 |
表3 分离周向角计算
Table 3 Calculated results of separation angle
α/(°) | z/D | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
100 | 101.31 | 101.11 | 103.57 | 104.62 | 101.58 | 102.16 |
120 | 106.45 | 105.11 | 109.90 | 109.32 | 106.05 | 106.95 |
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