基于動態(tài)混合網(wǎng)格的多體分離數(shù)值模擬方法

段旭鵬，常興華，2，張來平，2

(1.空氣動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 綿陽 621000;2.中國空氣動力研究與發(fā)展中心計(jì)算空氣動力學(xué)研究所，四川 綿陽 621000)

0 引言

現(xiàn)代飛行武器正向集成化、隱身化、精確化、強(qiáng)突防等方向發(fā)展。例如，第四代戰(zhàn)機(jī)為了提高隱身性能，普遍采用內(nèi)埋式或半內(nèi)埋式武器系統(tǒng);新型戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈為了提高突防能力，逐步采用多彈頭分導(dǎo)技術(shù)。在這些飛行武器實(shí)施攻擊的過程中，必然會出現(xiàn)多體分離和多體干擾問題。實(shí)際上，多體分離和多體干擾是航空航天飛行器研制和飛行過程中普遍存在的問題，例如:戰(zhàn)斗機(jī)飛行員在緊急情況下拋離座艙、彈射逃生的過程，多級火箭在飛行過程中的級間分離，子母彈的拋殼與子彈分離，大型導(dǎo)彈和火箭的頭部整流罩分離等都屬于這類問題。

經(jīng)過CFD工作者的長期努力，多體分離問題的數(shù)值模擬方法已經(jīng)有了長足的進(jìn)步，從最初的準(zhǔn)定常計(jì)算逐步發(fā)展為非定常模擬。文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果顯示，目前，在多體分離過程中采用的動網(wǎng)格方法以重疊動網(wǎng)格技術(shù)為主。重疊網(wǎng)格的概念首先是由Steger等［1］提出來的，其最早應(yīng)用于靜態(tài)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，以解決復(fù)雜外形的定常流數(shù)值模擬問題;后來逐步發(fā)展應(yīng)用于靜態(tài)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格［2－3］;其后一些CFD工作者將其推廣應(yīng)用于多體分離問題的數(shù)值模擬［4－6］。這種方法是將計(jì)算網(wǎng)格分解為背景網(wǎng)格和運(yùn)動網(wǎng)格子塊，為適應(yīng)邊界的運(yùn)動，令圍繞運(yùn)動邊界的網(wǎng)格子塊隨分離體一起做剛性運(yùn)動，運(yùn)動網(wǎng)格子塊與背景網(wǎng)格之間的流動信息通過插值運(yùn)算進(jìn)行通訊?！?br>