和传统火药发射弹丸相比,电磁发射弹丸具有初速高、射程远等优势,但尾部的电枢臂槽会使弹丸部流场不再轴对称,产生独特的气动力特性。基于三维非定常Navier-Stokers方程,采用滑移网格技术,分析电磁发射弹丸的气动力特性。研究表明,对于高速旋转的电磁发射弹丸,马格努斯效应来源于激波层内流场畸变和电枢臂的迎风面积变化的共同作用;电枢臂迎风面积的周期性变化是导致气动力和力矩周期性变化的原因,马格努斯力矩在滚转角45°和135°时分别达到最小值和最大值;电枢臂槽的存在既加剧了马格努斯效应(135°时增加50%以上),又使得压心周期性前移(绝对前移量达5%),并且随着转速的增加,马格努斯力矩增加和压心前移效果越来越显著,不利于弹丸的动稳定。

汽车高速行驶过程中,其流线型外壳产生的气动升力削弱汽车抓地力,引起安全系数降低.设计了一种依靠自身旋转的主动马格努斯效应装置,优化了汽车在高速行驶状态下的气动升力安全系数.基于Ansys软件对该装置加装的前后进行了有限元分析,获得气流分布及其变化的有关数据.研究结果表明,优化后的整车安全系数明显提高,并且降低了行车能耗.

本文通过风洞旋转测力试验针对鸭式布局旋转导弹的舵翼干扰问题进行了研究。采用风洞试验方法对于不同舵翼周向角气动数据进行分析,得到转速随舵翼周向角变化规律;运用四点、八点平均获得的法向力系数与旋转情况下测得的平均法向力系数基本一致,可采用准定常方法解决旋转弹纵向气动问题;小攻角下洗流干扰强烈,使得纵向气动性能波动较大;通过研究得到了舵翼干扰造成的马格努斯效应随转速及攻角变化的波动规律,马格努斯力与力矩在中等攻角下随攻角非线性变化较大且产生的绝对值也较大。

为了探索旋转弹箭发生旋进、章动等运动现象时流场的变化,根据无控旋转弹所具有的二圆运动特性,建立了适用于CFD的描述刚体多轴角运动的表达式,结合非定常N-S方法,对Basic Finner作锥形运动的绕流场进行了数值模拟。结果表明在锥形运动中,随相位变化,弹体周期性的气动力出现改变,且角运动所引起的物面附近流动变化集中在尾部流动分离区域。当合攻角增大时,物面气动载荷随弹体相位变化出现的波动现象更具复杂性。