箔片转动数学建模及仿真分析

付俊博,金忠庆

(1.吉林交通职业技术学院,吉林 长春 130000；2.空军航空大学,吉林 长春 130000)

1 引 言

箔片型面源红外诱饵由上千个箔片压缩而成,诱饵发射后箔片迅速扩散形成箔片云。箔片在运动过程中,只受重力和气动力的影响。由于箔片的气动中心与重心不重合,因此存在气动力矩,使得箔片在运动过程中还伴随着转动。箔片的转动使得其所受气动力呈周期性变化,影响箔片的运动过程,并决定着箔片云的运动扩散性能。但由于箔片的转动过程中存在着障碍转动运动进行的气动阻尼,使得箔片的转动过程较为复杂。

目前,国内外的学者对箔片的运动及转动进行了相应的建模研究。邹涛将箔片运动过程中的转动角速度认为是定值,并建立了箔片的运动模型[1]。黄蓓应用非结构动网格方法研究了箔片非定常分离过程,并设计了实验对数值计算结果进行验证,其仿真计算结果表明箔片在降落过程中存在滞空和转动运动[2]。黄蓓还应用高速摄像机设计了一个箔片运动试验,依靠火药燃烧产生的推力将箔片推出发射筒,试验结果表明箔片在高速运动中还存在着高速转动[3]。

由于箔片的转动过程较为复杂,涉及多学科、交叉理论。其内部既包含了数值积分算法、数学建模方法又涵盖了空气动力学、飞行力学、流体力学、理论力学、非定常流动等相关领域的知识[4-5]。同时箔片转动过程还需要考虑气动阻尼对箔片转动力矩的影响。因此,国内外的学者对箔片的运动模型研究较为充分,而对箔片的转动过程及转动模型的研究还不够深入,相关模型建立的较为简单,不能够真实反应箔片转动过程中其角速度的变化规律,进而不能够得到箔片云的真实扩散运动过程。……