基于FLUENT的炮弹三维流场数值模拟毕业设计开题报告
中 北 大 学
毕业设计开题报告
学 生 姓 名： 徐 吉 学 号： 0701064330
学 院、系： 机电工程学院、机电控制工程系
专 业： 弹药工程与爆炸技术
设 计 题 目： 基于FLUENT的炮弹
三维流场数值模拟
指导教师: 魏志芳
2011 年 3 月 6 日 毕 业 设 计 开 题 报 告
第1页，共8页 一、结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：
1.1课题简介
本课题要求对155毫米榴弹三维流场数值模拟的几何建模、网格划分、计算模型及其求解方法进行研究，建立准确可靠的弹丸气动特性数值模拟方法，使用FLUENT软件对炮弹三维流场进行数值仿真，分析计算结果，并撰写说明书[12,20,21]。
1.2 本课题研究目的及意义
火炮的射程是衡量火炮威力的重要参数之一，世界各国的军事技术部门都在研究增大火炮射程的方法。增大火炮射程的方法一直是弹道学家、空气动力学家及兵器设计专家研究的重要课题。他们从不同角度，对增大火炮射程的方法进行了多方面研究。
从外弹道学的角度考虑，增大火炮射程可以从两方面入手：一是外部增大弹丸动能或提高弹丸速度；二是增大弹丸的断面比重。具体而言，增大火炮射程的方法可以分为以下四种：一、提高初速法；二、火箭助推法；三、减小弹道系数法；四、复合增程法[1,2,6]。
在众多的方法中，选择最合理有效的方法及对弹丸外形的优化设计就显得尤为重要，因此，我们以FLUENT仿真软件为手段，对炮弹的三维流场进行数值模拟，分析其流动现象，揭示其流动规律，研究其空气动力学特性，从而为炮弹的设计及优化提供理论依据[15,17]。
1.3 本课题国内外研究进展
在155毫米榴弹炮方面，国产第一代155毫米自行加榴炮是众所周知的PLZ-45。PLZ-45式火炮是上世纪80年代后期作为外贸装备开始研制。它采用了45倍口径155毫米长身管火炮，该炮在总体性能上有自己独特的优点。但是因为PLZ-45火炮的身管源于引进国外技术生产的W1988（也就是后来的PLL01火炮）型155毫米牵引加榴炮。因此存在药室容积过大而身管长度不足的问题。火炮内弹道性能一直无法达到最优状态，而且限于当时的技术条件，我们还不能研制155毫米火炮使用的全自动装弹机，PLZ-45火炮仅配备了半自动装弹机。对于外贸装备来说PLZ-45自行加榴炮在火力性能和系统完整程度上是有鲜明特色的，但是其自动化程度尚不能达到部队期望的下一代先进大口径自行压制火炮的技术毕 业 设 计 开 题 报 告
第2页，共8页 标准，因此最终没能大量装备我军现役炮兵部队。然而墙内开花墙外香，PLZ-45火炮虽然不能装备部队，但却在外贸市场上开创了局面，赢得了良好的口碑，这也是对我国火炮研发人员的最佳褒奖。
从90年代中后期开始，国际上火炮领域为提高射程，增长身管，52倍口径长身管155毫米榴弹炮开始倍受青睐。我军未来压制火炮武器如何在这种形势下保持自己的优势呢？修正PLZ-45火炮的缺陷，发展自己的新型长身管155毫米加榴炮才是最好的解决途径。07年上半年，阿布扎比防务展上北方公司率先公开了SH-1型52倍口径155毫米车载自行加榴炮表明经过经过10余年的努力，中国已经具备了独立研制比45倍口径身管更长的155毫米火炮的技术实力。而当年7月在建军八十周年军队建设成就展上以实物高调公开亮相PLZ-05式155毫米自行加榴炮则向世人正式宣布，这种实力已经转化为中国陆军实际的战斗力了！按照火炮上铭牌的说法，国产新型155毫米自行加榴炮被命名为PLZ-05式，也就是说，这种火炮是在2005年定型的。将一种刚刚定型装备的先进武器拿出来向公众展示，也从一个侧面反映出了中国军队的自信和我们在大口径自行压制火炮领域的技术实力[23,24]。
在炮弹流场仿真方面，计算流体力学的兴起促进了实验研究和理论分析方法的发展，为各类流动模型的建立提供了更多的依据，使很多分析方法得到发展和完善。然而，更重要的是计算流体力学采用它独有的新的研究方法——数值模拟方法——研究流体运动的基本物理特性。这种方法的特点如下：
①给出流体运动区域内的离散解，而不是解析解。这区别于一般理论分析方法。
②它的发展与计算机技术的发展直接相关。这是因为模拟的流体运动的复杂程度、解决问题的广度和所能模拟的物理尺度以及给出解的精度，都与计算机速度、内存、计算及输出图形的能力直接相关。
③若物理问题的数学提法(包括数学方程及其相应的边界条件)是正确的，则可在较广的流动参数(如马赫数、雷诺数、飞行高度、气体性质、模型尺度等)范围内研究流体力学问题，且能给出流场参数的定量结果[4,5,11,13]。
这常常是风洞实验和理论分析难以做到的。而且，要建立正确的数学方程还必须与实验研究相结合。更重要的是实际问题中所求解的多维非线性偏微分方程组十分复杂，现有数学理论尚不够充分，严格的稳定性分析、误差估计和收敛性理论的发展还跟不上数值模拟的进展。虽然关于广义解唯一性、存在性等问题的严格数学理论已经取得了长足的进展，毕 业 设 计 开 题 报 告
第3页，共8页 但还不足以对一些感兴趣的具体复杂问题给出明确的回答。所以在计算流体力学中，仍必须依靠一些较简单的、线性化的、与原问题有密切关系的模型方程的严格数学分析，以及依靠启发性的推理给出所求解问题数值解的理论依据。然后再依靠数值实验，地面实验和物理特性分析，验证计算方法的可靠性，从而进一步改进计算方法。
事实上，实验研究、理论分析方法和数值模拟是研究流体运动规律的三种基本方法，他们的发展是相互依赖相互促进的。
另一方面，计算流体力学的发展进程是伴随着计算机技术的发展而前进的。一般来说，只有计算机的速度、内存和外围设备达到一定程度时才会有计算流体力学新阶段的出现。随着计算技术的提高、巨型计算机的出现，计算流体力学所研究问题的深度和广度不断发展，它不但可用于研究已知的一些物理问题，而且可用于发现新的物理现象。例如甘贝尔(Campbell)和穆勒(Mueller)等人在数值实验中，发现了亚声速斜坡绕流中的分离现象，以后他们在风洞实验中做了证实；又如吉姆(Kim)和莫因(Moin)等人在数值计算中发现了倒马蹄涡，后来被实验研究所证实。
总之，计算流体力学的兴起促进了流体力学的发展，改变了流体力学研究工作的状况，很多原来认为难以解决的问题，如超声速、高超声速钝体绕流、分离流涡运动、低密度效应、真实气体效应以及湍流问题等，都有了不同程度的发展，且将为流体力学工作提供新的前景[15,16,17]。
目前我国利用fluent软件对炮弹流场模拟的技术已趋于成熟，包括中北大学、南京理工大学、西北工业大学等高等院校，以及各地兵工厂和科技公司，均进行了相关的研究和发表论文[18,19,22]。
1.4 本课题预期达到的目标
通过资料的查阅，了解弹丸气动特性计算的一般方法及计算流体动力学的基本步骤，同时学会使用fluent软件对炮弹的三维流场数值进行模拟，并分析计算结果，为今后设计和优化弹丸外形学习到新的研究手段及提供理论依据。
毕 业 设 计 开 题 报 告
第4页，共8页 1.5 参考文献
[1]王志军,尹建平,郭支明﹒弹丸空气动力学﹒中北大学讲义，2010
[2]赵悍东，魏志芳，张国伟.弹丸优化设计.北京：兵器工业出版社，2005
[3]王志军,尹建平主编.弹药学.北京：北京理工大学出版社，2005
[4]沈仲书，刘亚飞.弹丸空气动力学. 北京：国防工业出版社，1984
[5]赵文宣.弹丸设计原理.北京：北京工业学院出版社，1988
[6]浦发.外弹道学. 北京：国防工业出版社，1980
[7]杨为中.弹丸的飞行稳定性设计. 北京：国防工业出版社，1976
[8]王南炎.弹丸空气动力学.华东工程学院讲义，1980
[9]华恭，欧林尔.弹丸作用和设计理论.北京：国防工业出版社，1975
[10]周长省,鞠玉涛,朱亚福等编著.火箭弹设计理论.北京：北京理工大学出版社，2005
[11]苗瑞生,居贤铭,吴甲生编著.导弹空气动力学.北京：国防工业出版社,2006
[12]韩占忠,王敬,兰小平编.FLUENT：流体工程仿真计算实例与应用.北京：北京理工大学出版社,2004
[13]（美）约翰D.安德森（JohnD.Anderson）著;吴宋平,刘赵淼译.计算流体力学基础及其应用.北京：机械工业出版社,2007
[14]吴德铭,郜冶.实用计算流体力学基础.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社,2006
[15]张家仙.冲压增程炮弹绕流流场数值模拟研究.硕士学位论文.南京：南京理工大学,
2005
[16]吴甲生,雷娟棉.制导兵器气动布局发展趋势及有关气动力技术.北京理工大学学报，2003,23(6):665～670
[17]赵洪章,岳春国,李进贤.基于FLUENT的导弹气动特性计算.弹箭与制导学报,2007,
27(2):203～205
[18]姜根柱,王筱蓉.固冲增程炮弹三维流场数值仿真.计算机仿真，2009,26（4）:6～9
[19]王筱蓉，姜根柱，周长省. 超音速进气道三维流场数值仿真与性能分析.计算机仿真，2010,27（3）:27～30
[20]庞英良，宋卫东，杨晓霖. 基于FLUENT的末制导炮弹初始段气动仿真.兵工自动化，2009,28（2）：13～15 毕 业 设 计 开 题 报 告
第5页，共8页 [21]赵洪章，岳春国，李进贤. 基于FLUENT的导弹气动特性计算.弹箭与制导学报，2007,27（2）：203～205
[22]王晓兵，李菁,廖忠全，王维保. 基于FLUENT的弹丸外流场数值仿真.计算机辅助工程，2010,19（1）：92～94
[23]凌翔. 中国66式152毫米加农榴弹炮.现代兵器，2000,12（8）：1～5
[24]佚名.解放军新战争之神 PZL-05型155毫米自行榴弹炮.国际展望，2006,12（3）:22～27
毕 业 设 计 开 题 报 告
第6页，共8页 二、本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段
2.1 本课题要研究或解决的问题
①建立炮弹模型。155毫米榴弹主要由头部、圆柱部、尾部和底部四个部分组成，根据弹丸外形结构及数据绘制出炮弹模型。
②计算网格划分。本课题取整个炮弹的流场进行计算，用非结构网格对计算域进行划分。根据计算精度及考虑到计算机配置问题，合理选择适当的网格数，以达到最优配置。
③应用FLUENT软件进行数值模拟。通过数值计算和边界条件得到炮弹的气动特性及流场。具体包括：升力系数、阻力系数、俯仰力矩系数、压力中心系数等。
④分析数值模拟结果。根据课题要求处理计算结果，并与参考文献进行对比，得出各数值之间的变化关系。
2.2 本课题拟采用的研究方法
随着计算技术的发展，用CFD方法对炮弹气动特性进行数值模拟成为可能。考虑到CFD方法的诸多优点，本课题拟采用计算流体动力学(CFD)方法。目前，在市场上出现的大型商业计算流体动力学(CFD)软件有CFX、STAR-CD、FLUENT、ANSYS/FLOTRAN、ICEM-CFD等。
高炮训练仿真系统的研究与设计的开题报告
高炮训练仿真系统的研究与设计的开题报告
一、选题背景
高炮是一种高射速、高精度的远程武器，对于军队的防空作战具有重要意义。高炮训练仿真系统是一种将虚拟环境与真实武器诸多元素相结合，使训练者能够在仿真环境下进行真实的高炮训练并提高其操作技能，从而提高军队的防空作战水平。
二、研究目的
本课题旨在研究并设计高炮训练仿真系统，实现训练者在仿真环境下进行真实的高炮操作训练。通过此系统的使用，训练者可以了解高炮的工作原理、操作流程及注意事项与技巧等，并可以逐步掌握高炮的使用技能，提高其在实战中的战斗力。
三、研究内容
1. 高炮训练仿真系统软件的设计与开发。
2. 仿真环境的搭建和场景设计。
3. 针对高炮的操作流程进行仿真模拟，包括开炮、调节炮管高度、跟踪目标等操作。
4. 实现高精度准星、炮弹轨迹模拟和目标追踪等功能。
5. 设计诸如干扰、障碍等特殊情况以增加系统的仿真程度。
四、技术路线
1. 仿真软件开发工具使用：Unity3D
2. 使用三维建模软件进行场景建模
3. 实现高炮轨迹追踪算法
4. 实时物理引擎的实现
5. 利用opencv库对目标追踪进行仿真
五、研究意义
1. 对军队的高炮训练提供了一种新的训练方式，更具实用性。
2. 可以降低军队人员和装备事件损坏的风险，同时节约成本。 3. 可以为保卫国家提供更强有力的防空作战保障。
六、预期结果
完成高炮训练仿真系统的设计与开发，并进行实际测试，能够实现高炮操作流程的完整仿真以及目标追踪、炮弹轨迹模拟等功能，提高训练者的实战能力。
疏浚产生悬浮物三维数值模拟的开题报告
疏浚产生悬浮物三维数值模拟的开题报告
一、选题背景和意义
港口、航道、水利工程等水域工程疏浚是必不可少的工作，疏浚产生的悬浮物在土地资源有限的情况下通常是不可避免的，不仅严重影响水环境水质，而且也可能对水生环境生态系统造成影响。因此在疏浚施工过程中充分了解悬浮物运动规律，合理预测悬浮物扩散范围和分布，以此为基础制定科学合理的管理方案，对疏浚施工过程中悬浮物的控制和环保安全具有重要意义。
目前研究疏浚产生的悬浮物主要通过数值模拟进行，而数值模拟方法提供了一种描述复杂流体场和悬浮物动力学的工具，已经成为了研究悬浮物扩散和分布的主要手段。三维数值模拟能够提供详细的物理动力学过程，精细地描述细小物质颗粒在流场中的运动规律和相互作用关系，因此已经取得了广泛的应用。
二、研究内容和方法
本文主要研究疏浚产生的悬浮物三维数值模拟，通过建立悬浮物输运的数学模型、运用数值模拟方法，研究悬浮物在不同水流场下的扩散和分布规律、对水环境的影响以及相关防治措施等。
本文将采用计算流体动力学（CFD）方法，基于ANSYS Fluent软件平台，建立数学模型，对悬浮物在复杂的流场条件下的扩散、对水环境的影响、防治措施等进行研究。本文首先进行数值模拟前的准备工作，包括数值计算网格的划分、数值模拟的初始条件和边界条件等，然后建立起悬浮物输运的数学模型，确保模型的合理性和稳定性。通过数值模拟分析悬浮物在不同水流场下的扩散和分布规律，以此为基础对相关的环境影响和防治措施进行讨论和分析。
三、预期结果和创新点
本文预期通过悬浮物三维数值模拟，提供了一种解决疏浚施工过程中悬浮物控制和管理的方法，将研究结果能够为疏浚施工和环保管理提供重要的参考依据。
该研究的创新点在于：
1.研究方法创新：基于CFD方法开展疏浚产生的悬浮物三维数值模拟，应用数学模型和数值模拟的方法，提供了一种科学合理的的解决方案； 2.研究设计创新：通过合理的建模和仿真方法建立合理的方案，有效地评估不同疏浚方法对悬浮物扩散、水环境影响等问题的影响程度，为疏浚施工管理提供了重要参考。
埋头弹火炮内弹道实验与数值模拟的开题报告
埋头弹火炮内弹道实验与数值模拟的开题报告
标题：埋头弹火炮内弹道实验与数值模拟
摘要：
埋头式火炮是一种具有较高射程和精度的武器系统。该系统采用了短枪管和高压气体驱动，将弹壳直接与气体燃烧室连接，使燃烧产生的高温高压气体直接推动弹头，从而实现了高速发射。为了提高埋头式火炮的精度和射程，深入研究其内弹道特性具有重要意义。
本文主要研究埋头式火炮内弹道特性的实验和数值模拟方法。首先，利用高速相机采集内弹道过程中的弹头运动轨迹，并测量弹头速度、加速度等参数。其次，基于质量守恒方程、动量守恒方程和热力学方程，建立埋头式火炮内弹道数值模型，并采用计算流体力学方法进行数值求解。
通过实验和数值模拟，得到了埋头式火炮内弹道特性的相关参数。实验结果表明，弹头随着加速度逐渐增大，最终达到了稳定的速度。数值模拟结果表明，温度和压力等参数在内弹道中变化较大，需要考虑非定常性和多场耦合效应。
本研究对埋头式火炮内弹道特性的深入理解以及精确射击的实现具有一定的借鉴意义。同时，对未来设计改进和性能预测也有一定的指导价值。
关键词：埋头式火炮；内弹道；实验；数值模拟。
蜗壳三维内流场的数值模拟的开题报告
蜗壳三维内流场的数值模拟的开题报告
一、选题背景
在现代工程设计中，气流场和水流场的数值模拟已被广泛应用。例如，工业建筑设计中需要对气流、水流的流动情况进行模拟，以提高建筑的通风、降温、卫生条件等；船舶、飞机、汽车等交通工具的优化设计也需要对流场进行模拟，以提高其性能和安全性。而蜗壳是一种常见的流体管道设计，其内部流动情况对于流体输送和加热冷却过程的可靠性、效率具有重要的影响。因此，对蜗壳的内流场进行数值模拟研究是非常有意义的。
二、研究内容
本文主要研究蜗壳三维内流场的数值模拟。将采用计算流体力学（CFD）方法，通过建立数学模型、数值离散化、求解流动方程等步骤，对蜗壳内部的流动场进行模拟。研究内容包括：
1、建立数学模型：根据蜗壳的几何形状和设计参数，建立蜗壳内部流动的数学模型，获取其流速、压力、温度等参数。
2、数值离散化：采用有限体积法（FVM）对数学模型进行离散化，将流动域分成网格，将连续的流场转化为离散的数值计算问题。
3、求解流动方程：通过迭代求解离散的流动方程，得到蜗壳内部的流速、压力、温度等参数。
4、分析结果：基于得到的数值计算结果，对蜗壳内部流动的特点、运动规律进行分析，以期优化蜗壳的设计和应用。
三、研究意义
本文研究蜗壳三维内流场的数值模拟，具有重要的理论和应用价值，具体表现在以下几个方面： 1、理论意义：对数值模拟方法在流体力学研究中的应用和发展，以及对蜗壳内流场的数学描述和数值求解方法进行了深入研究，为进一步推动数值模拟理论研究和工程应用提供了参考和指导。
2、应用价值：通过数值模拟的研究方法，可以对蜗壳内部的流动情况进行深入分析和优化设计，提高流体输送和加热冷却等应用的效率和可靠性，具有重要的应用价值。
3、推广价值：本文所研究的数值模拟方法和结果，在流体力学和工程领域具有一定的推广和应用价值，有助于促进流体力学理论的研究和应用的发展。
基于FLUENT的凝汽器性能的数值模拟研究的开题报告
基于FLUENT的凝汽器性能的数值模拟研究的开题报告
项目名称：基于FLUENT的凝汽器性能的数值模拟研究
研究背景与意义：
凝汽器是发电厂中重要的设备之一，其主要作用是将汽轮机的排气冷凝成液态水以供再次循环使用。凝汽器的性能直接影响发电效率和功率输出。因此，对凝汽器的性能进行研究是发电厂优化设计和运行的必要条件。
传统凝汽器的设计依靠经验公式和试验数据，计算和预测其性能。然而，这些方法存在很大局限性，无法准确地预测凝汽器的性能及其工作过程。数值模拟技术是一种新的预测凝汽器性能的方法，其能够提供更准确的结果并辅助设计优化。
本研究将利用FLUENT软件，对凝汽器进行数值模拟，研究不同工况下的流场分布、传热特性，以及结构参数对凝汽器性能的影响，为凝汽器的设计和优化提供参考依据。
研究内容和方法：
本研究的研究内容包括：
1. 凝汽器的三维数值模型构建；
2. 基于不同工况的流场模拟和分析；
3. 计算凝汽器传热、质量传递和压降特性；
4. 研究结构参数对凝汽器性能的影响。
本研究采用FLUENT软件进行数值模拟。首先，根据实际凝汽器的结构，利用CAD软件建立凝汽器三维模型；其次，采用三维计算流体力学（CFD）方法对凝汽器内部流场进行模拟和分析；接着，通过计算凝汽器的传热、质量传递和压降特性，得到不同工况下凝汽器的性能参数。最后，通过修改凝汽器的结构参数，研究不同参数对凝汽器性能的影响。
预期成果：
本研究预期可以获得以下成果：
1. 建立凝汽器的三维数值模型；
2. 分析不同工况下的流场分布和传热特性；
3. 研究结构参数对凝汽器性能的影响；
4. 提出相应优化建议；
5. 发表论文。
研究时间：
本研究的研究时间为一年，包括文献查阅、建模、数值模拟、数据分析和论文写作等环节。
参考文献：
1. Bernd Bachmann, Ulf Hampel. Performance of a gravity-assisted
离心泵内部流场三维数值模拟的开题报告
离心泵内部流场三维数值模拟的开题报告
一、选题背景
离心泵是一种普遍应用于各种流体输送中的重要泵类。为了更好地研究离心泵的流场特性及性能，提高离心泵的输送效率和运行稳定性，需要对离心泵内部流场进行三维数值模拟，以获得更全面和准确的流态信息和性能数据。本文的选题意义在于探究离心泵内部流场的三维数值模拟，为离心泵的性能优化和设计改进提供重要参考和方向。
二、论文内容
本文将通过建立离心泵的三维几何模型，采用计算流体力学（CFD）方法，对离心泵内部流场进行三维数值模拟，研究其流态特征和性能。主要内容包括以下几个方面：
1. 离心泵的几何模型建立：
通过三维建模软件建立离心泵内部几何模型，并进行网格划分，以便进行后续的数值模拟分析。
2. 数值模型的建立：
建立离心泵的数值模型，采用数值方法求解流场中的运动方程，以及速度、压力等关键参数。主要采用流体动力学（CFD）方法进行求解，运用不同的求解方案、求解方法和求解器，对离心泵内部不同工况下的流场进行三维数值模拟分析。
3. 数值模拟分析：
通过数值模拟软件对离心泵内部流场进行分析，主要关注离心泵内部流场的流态特征、速度分布、压力分布等参数，了解离心泵的运行状态，并深入探究不同工况下的流场特性及其影响因素。
4. 结果分析与讨论：
通过对不同工况下的数值模拟结果进行比较分析，探究不同工况下流场的特性和性能数据变化规律。同时，通过对比理论计算结果和实测数据，验证数值模拟结果的准确性和可靠性，为离心泵的设计优化和性能提高提供科学依据和参考数据。
三、研究意义 离心泵是一种广泛应用于各种流体输送领域的重要设备，其性能及输送效率对应用过程的安全和稳定运行起着至关重要的作用。通过对离心泵内部流场进行三维数值模拟，可以更全面、准确地了解其流态特性和性能数据，为离心泵的设计优化、性能提高和应用领域拓展提供科学依据和参考数据。
四、研究方法
本文采用计算流体力学（CFD）方法，通过建立离心泵的三维几何模型，对其内部流场进行数值模拟分析。具体方法包括：
应用FLUENT进行射流流场的数值模拟
应用FLUENT进行射流流场的数值模拟
谢峻石 何枫
清华大学 工程力学系
一． 引言
射流是流体运动的一种重要类型，射流的研究涉及到许多领域，如热力学、航空航天学、气象学、环境学、燃烧学、航空声学等。在机械制造与加工的过程中，就经常利用压缩空气喷枪喷射出高速射流进行除尘、除水、冷却、雾化、剥离、引射等。在工业生产中，改善气枪喷嘴的设计，提高气枪的工作效率对于节约能源具有重大的意义。
FLUENT是目前国际上比较流行的商用CFD软件包，它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。本文的工作就是将FLUENT应用于喷嘴射流流场的数值模拟，使我们更加深刻地理解问题产生的机理、为实验研究提供指导，节省实验所需的人力、物力和时间，并对实验结果的整理和规律的得出起到很好的指导作用.。
二．控制方程与湍流模式
非定常可压缩的射流满足如下的N-S方程：
（1）
上式中，
量，H是源项。 是控制体，是控制体边界面，W是求解变量，F是无粘通量，G是粘性通
采用二阶精度的有限体积法对控制方程进行空间离散，时间离散采用Gauss-Seidel隐式迭代。
FLUENT软件包中提供了S-A(Spalart-Allmaras)，K-
Realizable K-
选择RNG K-（包括标准K-、RNG K-和），Reynolds Stress等多种湍流模式，本文在大量数值实验的基础上，亚音速射流湍流模式，超音速射流选择S-A湍流模式。
三．算例分析
（一） 二维轴对称亚声速自由射流
计算了一个出口直径为3mm的轴对称收缩喷嘴的亚声速射流流场，压比为1.45。外流场的计算域为20D×5D（见图1）。
图1 计算域及网格示意图 图2显示的是速度分布，图3、图4分别显示了轴线上的速度分布以及截面上的速度分布计算值与实验值的比较。从图中可以看出，亚声速自由射流轴线上的速度核心区的长度约为5～6D，计算值与实验值吻合的比较一致，证明RNG k-
基于fluent的导弹蒙皮温度场数值计算及应用研究
摘要
I 摘要
虽然国内红外场景仿真技术研究取得了很大成就，但是在场景真实感和精细度上
与世界先进水平还有一定差距。目标温度场分布的精确计算对于提高红外场景真实感
十分重要，而近年来兴起的CFD（计算流体力学）技术能够较好地计算目标表面温
度场的分布。如何将CFD温度场分布计算与红外场景仿真结合应用是国内科研尚未
尝试的课题，本文在此方面做出了FLUENT+OGRE的高真实感红外场景仿真方面的
探索，并得到了温度细节较为丰富的导弹蒙皮红外仿真场景。
本文首先基于空气动力学对导弹蒙皮温度场进行建模，结合CFD流场数值计算
技术，对模型进行非结构网格划分。然后，利用FLUENT软件中的流体力学数值计
算模型对目标温度场进行数值计算，得到不同飞行速度和不同环境温度下的导弹蒙皮
温度分布云图。最后，将温度场分布数据量化成图片纹理，结合OGRE三维渲染引
擎仿真输出空中目标红外场景。
本文将FLUENT流场数值计算与OGRE红外场景仿真技术相结合，有效提高了
红外场景仿真的真实感和精细度，目标的细节特征得到较好体现。国内在此方面尚未
有人做出尝试，本文的结果在一定程度上填补了该方面的空白。
同时，若在数值计算中调整计算模型、增加网格精度以及渲染时实现纹理映射技
术等方面进行深入研究可提高目标三维渲染结果的精细度，以弥补此文结果在真实感
方面的局限性。
关键词：CFD， FLUENT， OGRE， 导弹， 红外场景仿真， 高真实感
ABSTRACT
III ABSTRACT
Although great achievements have been made in IR scene simulation area, there is still a
certain gap between domestic and the advanced level of the world in realism and fineness
of Infrared scene simulation area. It is very important for improving realism of IR scene
基于Fluent的蝶阀三维流动的数值模拟及分析
第31卷第3—4葛
2008年6月辽宁科技大学学报
Journalof
UniversityofScienceand
TechnologyLiaoningV()1．31No．3—4
Jun．，2008
基于Fluent
的蝶阀三维流动的数值模拟及分析
刘健1，李福堂2
(1．辽宁科技大学机械工程及自动化学院，辽宁鞍山114051；2．鞍山流体设备有限公司，辽宁鞍山114012)
摘
要：结合生产实际，针对大1：2径蝶阀，运用商用流体计算软件FLUENT，对其不同开度情况下的流场形
式进行了三维数值模拟分析。特别是根据分析结果对大口径蝶阀结构进行了相应的改进。分析表明，改进后
的蝶阀性能明显提高，流阻系数明显降低，对阀门优化设计有着积极的借鉴作用?
关键词：蝶阀；设计；优化；制造
中图分类号：THl37．522文献标识码：A文章编号：1674—1048(2008)(03—04)一0277—05
蝶阀以其结构简单、适合大中口径的特点，一直得到广泛的应用。伴随着近代工艺加工技术和材料
工业的发展，蝶阀的应用已远远超出传统范围，几乎可以全部取代过去常用的闸阀、截止阀、旋塞阀和球
阀而应用于工业的各个领域。所以，开发适用于高参数工况、能够长周期运行的蝶阀产品，已经成为阀
门制造业和使用部门共同关注的问题。设计大口径蝶阀不仅需要解决使用材料的材质问题，而且需要
精确了解阀门的水力特性，从而为阀门改进设计提供依据。
近年来，随着计算机和CFD技术的迅猛发展，发达国家已经在阀门的研究与开发中运用CFD技术
进行设计方案的改进，但我国目前对蝶阀的研究主要集中在机械方面，从水力的角度对大口径蝶阀内部
流场研究较少，使得设计和使用蝶阀处于半试验状态。为了更加精确的分析大口径蝶阀的性能，运用数
值模拟的方法分析其内部流场是十分必要的。1j。
，
本文通过商用CFD软件FLUENT，对某钢铁集团新区使用的DNl400大口径蝶阀在不同工况下
的流场进行了数值模拟，以流体在蝶阀阀板不同开度下的流动分析结果为依据，通过改变阀板结构，改
宽板坯连铸结晶器三维流场与温度场的数值模拟的开题报告
宽板坯连铸结晶器三维流场与温度场的数值模拟的开题报告
一、选题背景和意义
宽板坯连铸技术目前已在钢铁工业的生产中广泛应用。连铸过程中，结晶器的性能直接影响铸坯的质量和表面质量。因此，研究宽板坯连铸结晶器内部的流场与温度场，对提高宽板坯连铸的生产效率和质量具有重要的意义。
目前，结晶器内部流场与温度场的研究主要依赖于实验方法，但实验成本高、周期长，而且实验过程存在难以控制的因素。因此，采用数值模拟方法，结合计算机技术，可以有效地研究结晶器内部流场与温度场。
二、研究内容和方法
本文主要研究宽板坯连铸结晶器内部的流场与温度场，依据宽板坯连铸结晶器的结构特点，建立三维流场模型和温度场模型。对结晶器内部的流动和传热过程进行模拟，得到流体运动状态和液相/固相相变过程的温度分布规律，并分析钢坯内部组织结构的变化。
本文计划采用计算流体力学（CFD）方法，结合有限元法（FEM）对宽板坯连铸结晶器内部的流场与温度场进行数值模拟。具体操作分为以下几个步骤：
1. 根据实际情况建立宽板坯连铸结晶器模型，并确定模拟的范围和边界条件。
2. 进行网格划分，将结晶器模型离散化，生成计算网格。
3. 根据有限元法和控制方程建立数学模型，并进行求解。 4. 根据计算结果分析流场和温度场内部的变化规律，展开数值仿真计算。
三、研究目标和预期成果
1. 建立宽板坯连铸结晶器的三维流场和温度场数学模型。
2. 对结晶器内部的流动和传热过程进行数值模拟，得到流体运动状态和液相/固相相变过程的温度分布规律，并分析钢坯内部组织结构的变化。
3. 在数值模拟的基础上，对结晶器内部的结构参数和工艺参数进行优化和分析，提高铸坯的质量和表面质量。
预期成果：基于数值模拟技术对宽板坯连铸结晶器结构参数和工艺参数进行优化和分析，提高铸坯的品质和表面质量。
四、工作计划和进度安排
本研究计划分为以下四个阶段：
1. 研究阶段一（前期准备阶段）、制定计划和开题报告、收集文献资料，2022年9月-11月完成。