155毫米炮弹外部空气动力学的雷诺平均纳维-斯托克斯湍流模型对比评估

《The Journal of Defense Modeling and Simulation》：Comparative assessment of Reynolds-Averaged Navier-Stokes turbulence models for external aerodynamics of a 155-mm artillery projectile

　　

摘要

本工作对应用于155毫米 artillery 炮弹外气动力分析的雷诺平均纳维-斯托克斯湍流模型进行了对比数值研究。使用Spalart–Allmaras、标准 $k?\epsilon$ 以及剪切应力传输（SST）$k?\omega$ 湍流模型，在亚声速、跨声速和超声速飞行条件下进行了轴对称可压缩计算流体力学仿真。所采用的数值方法包括有限体积离散化、带近壁面细化的结构化网格以及基于密度的隐式求解器。网格独立性采用网格收敛指数方法进行评估。通过计算流体力学仿真得到的气动阻力系数与使用PRODAS软件生成的参考数据进行了对比。采用平均绝对百分比误差、均方根误差和决定系数（$R^2$）等统计指标来量化数值预测与参考数据之间的一致性。结果表明，SST $k?\omega$ 模型与PRODAS预测的整体一致性最佳，平均绝对百分比误差为3.47%，$R^2$ 值为0.9594。标准 $k?\epsilon$ 模型在整个研究的马赫数范围内再现阻力系数趋势方面也表现出令人满意的能力，而Spalart–Allmaras模型的偏差较大。总体而言，所采用的数值方法在预测和分析artillery 炮弹外弹道气动特性方面表现出令人满意的能力。

获取本文完整访问权限

查看本文的所有访问和购买选项。

获取访问权限