基于PERA SIM的导弹外流场数值仿真计算 ​​​​

​​飞行器气动外形的优劣对其航程、飞行的稳定性及其他作战性能有着至关重要的影响。目前，CFD数值仿真计算方法在飞行器的前期设计阶段得到了广泛的应用，一定程度上可以替代实际的飞行器风洞试验，并可以模拟得到风洞实验中无法测试的一些参数。

本文基于安世亚太自主开发的PERA SIM.Fluid流体仿真软件，对某型号导弹的外流场进行了数值模拟计算，得到了相应马赫数下导弹外流场的压力及速度分布。

导弹结构（弹体长1米）

基于PERA SIM.Fluid流体仿真软件，具体的仿真工况条件为：

马赫数1.53（520.7m/s）；

AOA攻角0° ，H=0km；

无穷远场压力入口101325Pa。

来流假设为理想气体；用给定的自由流马赫数和静态条件来模拟无限远场处的自由流动，计算的湍流模型为k-Omega SST，其可以很好地模拟飞行器外流场的附着流动和薄层自由剪切流动，且具有良好的鲁邦性和数值收敛性。

为了满足壁面无反射边界条件为“无穷远”的要求，在距离壁面较远处生成一个大圆柱，以确定导弹外流场的计算域；对应的圆柱体计算区域直径为20m，深度为25m，其中导弹前侧为5m，后侧20m（以捕捉导弹尾翼的气流特性）。对包裹后的外流场进行网格划分，如下图所示；由于导弹周边的流场气动变化比较剧烈，为了更好地捕捉其流动现象，对导弹周边的网格进行了加密细化，网格数量约为375万。

导弹外表面的网格分布如下图所示。

采用上述数值模拟方法及物性参数条件，对导弹的外流场气动特性进行了数值计算，当来流马赫数为1.53时，AOA为0°时，其结果如下所述（M=1.53）。

弹体表面的压力分布云图

中间切面的压力分布云图

通过压力分布图可以看出，PERA SIM.Fluid可以准确地捕捉导弹周边的激波区域。

导弹飞行过程表面的来流速度分布

导弹飞行过程表面的来流速度分布如下图所示，可以看出，经过导弹表面气流速度比较高的部位是舵面和尾翼处，其最高速度为786m/s（马赫数2.31）。

中间切面的速度分布云图

结论

本文利用PERA SIM.Fluid流体仿真软件对某导弹的外流场进行了数值仿真计算，得到了弹体表面及周边的压力、速度分布，准确捕捉了弹体周边的激波区域。

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