● 摘要
弹丸一般通过高速旋转产生陀螺效应来克服翻转力矩，从而保证稳定飞行。但是，在获得动稳定的同时，又产生了新的不稳定因素：马格努斯力及其力矩。受计算条件和理论方法的限制，过去一直很难精确计算高速旋转弹丸的流场结构及其各种气动力系数。然而，由于弹丸飞行时间长，飞行距离远，误差容易累积，因而能否精确计算其气动力，是其能否准确命中目标的关键。
本文使用弹体固连坐标系，用有限差分法，在旋转参考系下求解雷诺平均方程（RANS），湍流模型使用可实现k-e 模型和增强型壁面函数，来进行数值计算。空间离散格式使用二阶迎风TVD格式。对于不旋转弹丸，采用定常求解，时间格式使用隐式LU-SGS方法。针对旋转弹丸，则采用非定常求解，时间格式使用隐式双时间步（Dual-time-step）方法。文中详细推导了旋转坐标系下的控制方程及其无量纲化和坐标变换的方法。计算中还使用滑移网格技术，将计算区域分为内部旋转区和外部固定区，并研究了处理内外交界面的方法。为提高效率，本文使用并行计算，研究了并行程序中网格的分配、交界面的定位和进程的通信。
文中首先计算了不旋转弹丸的流场，分析其表面压力分布，并同实验结果作比较。接着计算了旋转弹丸的流场，并同不旋转弹丸的表面压力分布作了对比。然后计算旋转弹丸的各气动力系数，分析其变化规律，同实验值比较。结果表明，本文提出的计算方法对高速旋转弹丸流场的计算效果很好。
在此基础上，本文计算了不同外形弹丸的流场，分析其弹丸形状参数对弹丸气动力系数的影响。