【優(yōu)秀畢設(shè)】榴彈流場數(shù)值分析

1、中北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計開題報告學(xué)生姓名： 姜建東 學(xué)號： 0601064230學(xué) 院、系：機電工程學(xué)院機電控制工程系專業(yè)：彈藥工程與爆炸技術(shù)設(shè)計題目榴彈流場數(shù)值分析指導(dǎo)教師：田曉麗 教授2010 年3 月15 日開題報告填寫要求1開題報告作為畢業(yè)設(shè)計答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的 依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計工 作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在系審查后生效；2開題報告內(nèi)容必須用按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格 式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼， 完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見；3學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于 15 篇（不包括辭典、 手冊

2、）。文中應(yīng)用參考文獻(xiàn)處應(yīng)標(biāo)出文獻(xiàn)序號，文后“參考文獻(xiàn)” 的書寫，應(yīng)按照國標(biāo) GB 771487文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則的要 求書寫，不能有隨意性；4學(xué)生的“學(xué)號”要寫全號（如 0201140102），不能只寫最 后 2 位或 1 位數(shù)字；5. 有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo) GB/T 7408 94 數(shù)據(jù)元和交換格式、 信息交換、 日期和時間表示法 規(guī)定的要求， 一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。 如“2004年 3月 15日”或“2004-03-15 ”；6. 指導(dǎo)教師意見和所在系意見用黑墨水筆工整書寫，不得隨便涂改或潦草書寫畢業(yè)設(shè)計開題報告1.結(jié)合畢業(yè)設(shè)計情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫2000字左

3、右的文獻(xiàn)綜述：該課題研究的目的及意義在傳統(tǒng)的榴彈流場分析中，大多采用風(fēng)洞實測的方法，風(fēng)洞是進(jìn)行空氣動力學(xué)實 驗的一種主要設(shè)備，幾乎絕大多數(shù)的空氣動力學(xué)實驗都在各種類型的風(fēng)洞中進(jìn)行。風(fēng)洞 的原理是使用動力裝置在一個專門設(shè)計的管道內(nèi)驅(qū)動一股可控氣流，使其流過安置在實驗段的靜止模型，模擬實物在靜止空氣中的運動。測量作用在模型上的空氣動力，觀測 模型表面及周圍的流動現(xiàn)象。根據(jù)相似理論將實驗結(jié)果整理成可用于實物的相似數(shù)。 實驗段是風(fēng)洞的中心部件，實驗段流場應(yīng)模擬真實流場，其氣流品質(zhì)如均勻度、穩(wěn)定度 （指參數(shù)隨時間變化的情況）、湍流度等，應(yīng)達(dá)到一定指標(biāo)2。風(fēng)洞主要按實驗段速度范 圍分類，速度范圍不同，其工

4、作原理、型式、結(jié)構(gòu)及典型尺寸也各異。但風(fēng)洞試驗有以 下缺點：風(fēng)洞建設(shè)投資大、試驗周期長，且存在堵塞效應(yīng)、地面效應(yīng)，易受主、客觀條件的影響，所以在一般經(jīng)濟條件下根本無法進(jìn)行 。隨著計算機的發(fā)展從而把原來只能 在風(fēng)洞中進(jìn)行的實驗轉(zhuǎn)化到計算機上來，與實驗研究相比，利用FLUEN軟件研究榴彈外流場在某種意義上比理論和實驗對流體的運動過程認(rèn)識更為深刻更為細(xì)致，不僅可以了解氣流運動的結(jié)果，而且可以了解整體與局部的細(xì)致過程，能得到一些實驗手段所得不 到的理解和認(rèn)識。本課題研究的方法及軟件介紹對流體的研究主要有三種方法，實驗法、解析法、數(shù)值法5。實驗法是在大量的實 驗基礎(chǔ)上結(jié)合理論研究建立經(jīng)驗公式。目前為了節(jié)

5、約成本，縮短研發(fā)周期很多時候要用 到數(shù)值分析法，數(shù)值分析法是數(shù)學(xué)與計算機技術(shù)結(jié)合的一門學(xué)科，是利用計算機解決數(shù) 學(xué)問題的理論和方法，是計算數(shù)學(xué)的一個重要分支 。FLUEN是目前處于世界領(lǐng)先地位的的商用 CFD軟件包之一，是目前市場上占有率最 大的CFD軟件包，用來模擬從不可壓縮到高度可壓縮范圍內(nèi)的復(fù)雜流動。只要是涉及流動、傳熱、化學(xué)反應(yīng)等的工程問題，都可以用FLUEN睞進(jìn)行分析。FLUEN采用多種求解方法和多重網(wǎng)格加速收斂技術(shù)，因而能達(dá)到最佳的收斂速度和求解精度。FLUENT提供了豐富的物理模型、數(shù)值方法供用戶選擇，因而具有強大的前后處理功能，靈活的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和基于解的自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)及成熟的

6、物理模型，使FLUENT在航空航天、汽車設(shè)計、船舶、機械能源動力等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用9 oFLUENT是 一個用于模擬和分析復(fù)雜幾何區(qū)域的內(nèi)的流體流動與傳熱現(xiàn)象的專用軟 件，提供了靈活的網(wǎng)格特性，可以支持多種網(wǎng)格。用戶可以自由使用結(jié)構(gòu)化或者非結(jié)構(gòu) 化網(wǎng)格來劃分復(fù)雜的幾何區(qū)域，例如針對二維問題支持三角形網(wǎng)格或四邊形網(wǎng)格；針對 三維問題支持四面體、六面體、棱錐、多面體網(wǎng)格；同時也支持混合網(wǎng)格。用戶也可以 利用FLUEN提供的網(wǎng)格自適應(yīng)特性在求解過程中根據(jù)所獲得的計算結(jié)果來優(yōu)化網(wǎng)格10 FLUEN是使用c語言開發(fā)的，支持并行計算，支持UNlKffiWindowS等多種平臺，采用 服務(wù)器的結(jié)構(gòu)，能夠

7、在安裝不同操作系統(tǒng)的工作站和服務(wù)器之間協(xié)同完成同一個任務(wù) 11 o FLUEN通過菜單界面與用戶進(jìn)行交互，用戶可以通過多窗口的方式隨時觀察計算的 進(jìn)程和計算結(jié)果。計算結(jié)果可以采用云圖、等值線圖、矢量圖、剖面圖、XY散點圖、動畫等多種方式顯示、存貯和打印，也可以將計算結(jié)果保存為其他CF嗽件、FEM軟件或后處理軟件所支持的格式FLUEN還提供了用戶編程接口，運行用戶可以在FLUEN的基礎(chǔ)上 定制、控制相關(guān)的輸入輸出，并進(jìn)行二次開發(fā)12 o針對不同的計算對象，F(xiàn)LUEN軟件包含三個主要功能部分：前處理、求解器、后處 理。其中前處理是指完成計算對象的建模，網(wǎng)格生成的程序；求解器是指求解控制方程 組的程序；后處理是指對計算結(jié)果進(jìn)行顯示、輸出的程序13 o現(xiàn)在對FLUEN分析過程做簡要介紹。首先利用前處理軟件GAMBI進(jìn)行流動區(qū)域幾何 形狀的構(gòu)建、邊界類型以及網(wǎng)格的生成，并輸出用于 FLUEN求解器計算的格式，然后利 用FLUEN求解器對流動區(qū)域進(jìn)行求解計算，并進(jìn)行計算結(jié)果后處理 14 oFLUEN軟件求解的步驟如下：(1) 確定幾何形狀，生成計算網(wǎng)格(用網(wǎng)格劃分工具GAMBIT也可以讀入其他指定