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软件预测复杂飞行器气 动性能的可信度，对当前的RANS求解器进行公正的评价。研讨会取的计算模型为DLR-F6，是典型的双发宽体客机，要求计算带发动机和不带发动机两种情 况。设计点为马赫数为0.75，升力系数为0.5，雷诺数为3E6，风洞试验是1993到1996年在ONERA S2MA压力风洞中进行的。模型用支架安装在跨音速段，马赫数变化范围为0.6到0.8。

气动计算基于两种工 况。第一种工况为单一网格细化研究DLR-F6有及其没有发动机吊舱，要求粗、中等到细三种网格，第一种工况总共六次模拟。第二种工况为有及其没有发动机 使用两种工况最合适的网格计算了飞机的极曲线。飞机极曲线要求的攻角为3°,-2°,-1.5°,-1.0°，0.0°和1.5°

CFX- 5采用基于有限元的有限体积法。离散方程使用Raw提出的耦合代数多网格方法进行求解。动量方程中的雷诺应力通过SST二方程湍流模型和自动壁面函数计 算。试验与CFX-5计算的最大误差在没有发动机时为3.2%，有发动机时是5.5%。这两种工况预测的升力和阻力随着网格的细化，结果更接近试验值。带 有和不带有发动机的升、阻力系数、俯仰力矩系数与试验都符合得很好，这是令人鼓舞的。而其它软件则是升力一般符合得较好，而阻力和俯仰力矩则与试验差别较 大。下面是CFX计算的网格模型及其结果。

图6-2-17 ICEM CFD划分的不带发动机的图6-2-18 ICEM CFD划分的有发动格结构化网机的结构化网格

图6-2-19试验油流显示的流动分离结果图6-2-20 CFX计算出的流动分离

图6-2-21试验油流显示的流动分离图6-2-22 CFX模拟的分离显示

图6-2-23CFX模拟流动的分离显示图6-2-24飞机极曲线的计算结果与试验比较

2.4．飞机投弹的气动分析

飞 机外挂导弹或油箱的发射和投掷过程，存在着两个关键的问题：一是在开始阶段不能与机体发生碰撞；二是在武器投放的过程中，特别是在开始阶段，不能有太大的 扰动，保持轨迹的稳定性和命中精度。这两个要求能否满足，主要取决于投放时外挂上的气动载荷和外挂周围的飞机流场状态。而这又取决于外挂的位置及其气动外 形。准确预测的关键是要首先计算投掷部件的升力、阻力、侧向力、俯仰力矩、偏航力矩等，根据这些气动载荷以及外力，由六自由度刚体运动的牛顿－欧拉方程计 算出下一时刻的位置，程序自动划出该时刻的网格。接着重新计算气动力，如此反复完成整个投放过程的计算。CART3D投掷特点是采用了笛卡尔网格，快速强 劲，并能自动进行网格和位置的更新（有ICEM CFD强大的网格支持），给出投掷的轨迹。ANSYS CFD产品可以准确预测投弹和分离过程，可以应用于导弹、火箭助推器分离、吊舱、座舱罩等的

投掷。

图6-2-25大黄蜂战斗机投弹0.3秒时计算网格图6-2-26大黄蜂战斗机六自由度投弹分析

2.5．气弹颤振的模拟

气 弹分析是飞行器研制过程中必须考虑的问题。气动力和弹性变形的交互作用就是气弹效应。气弹问题有三种：操纵面反效、机翼发散和颤振。对于颤振问题在方案设 计中用刚度等参数控制，然后靠计算和风洞试验校验。ANSYS系列产品可以进行颤振的预测。气弹分析采用边界元方法进行求解，计算快速准确。

意大利PIAGGIO宇航工业公司对个人公务飞机两种不同尾翼形状（V形和水平）

的气弹响应模拟并进行了对比。

组图6-2-27

ANSYS 计算得到的三种情况的颤振速度。

测试的类型 颤振速度[m/s] 单独T形尾翼 800 T-型尾翼加后机身 250 V-型尾翼加后机身 192 3.航天领域的气动分析 航天领域气动分析的特点是通常会有高马赫数，强激波，气动加热等现象。ANSYS CFD产品在航天飞机、导弹等航天器的气动分析中有着广泛的应用。

导弹是区别于飞机的另一类型飞行器，通常具有多翼面细长体外形，多在超声速，高超声速下飞行。飞行迎角往往可达30°～40°。现代导弹更强调具有小操纵