将三维模型通过Import-Parasolid操作导入ICEM后，进行网格划分。网格划分是在进行有限元仿真时非常重要的一步，网格划分主要体现在网格的数量、网格的疏密程度和单元阶层三个方面，网格划分越合理，越与研究环境相契合，后续的仿真结果准确度将会越高。

（1）选择合适的网格数量网格数量直接影响到有限元模型的规模，在一般的研究问题仿真及求解时，网格数量多

时，模拟仿真的结果会更准确可靠[5]。当网格数量足够多时，近似解越趋向于真实解。此处发射筒-模拟弹模型结构简单，故可将网格的平均边长取2mm。

（2）合理控制网格疏密网格疏密：指根据研究需要，划分网格时在结构不同的部件或部位上采用形状、大小、

密度不同的网格。通常情况下，应优先考虑使用分布状况均匀的网格。分布均匀的网格质量好时，结果分布更合理。但是在一些计算数据变化程度较大或者波动较大的区域（例如应力特别关注区）[6]，为了更好的反应局部响应的变化特点，首先考虑采用较密的网格。对于一般的区域，为了方便计算并减少计算时间，可采用稀疏的网格。

（3）单元阶次的选择同一种形状的单元分为一次单元、二次单元和高次单元，一次单元在仿真时 计算速度

快，但同时会导致计算准确度或精度减少；高次单元计算结果的准确度高，但计算速度较慢。

这就需要在单元阶次选择时进行合理的规划，以保证最终仿真结果的准确可靠。本文为了提高仿真结果准确度，对模型选择了二次单元。网格如图2.3和2.4所示。

由流体力学理论可知，阻力与流速的关系为：水阻力与水流相对速度平方成正比，在最大载荷状态下，发射管及模拟弹的载荷强度如图2.5所示，呈现二次曲线变化规律。为了简化计算，将其载荷强度考虑成线性关系，并且保证最大载荷强度相等，简化成图2.6所示，在此线性情况下计算得到的水阻扭矩应大于实际情况。

通过Fluent流畅分析软件得到水的圆柱绕流速度场分布如图2.7和图2.8所示，通过软件

计算的得到圆柱壁面合力约为287N，模拟结果见图2.9。因此当水速为1.57m/s时，圆柱表面载荷作用强度为216N/m。水的圆柱绕流压力场分布如图2.10所示。

考虑到发射管及摇架表面实际结构，按1.2倍取值，此时，水阻力扭矩为814.8Nm，该值应大于实际旋转运动阻力，且具有一定冗余。

2.2发射过程科氏力的计算

科里奥利力：是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。科里奥利力产生于物体运动所具有的惯性。在旋转体系中进行直线运动的质点，由于惯性，有沿着原有运动方向继续运动的趋势[7]。

在发射筒发射模拟弹时，模拟弹将会产生科氏力。由科氏力计算公式：

2.3总负载合力矩

当发筒处于水下发射状态时，所受到的负载扭矩主要包括两种：水阻力扭矩和科氏力矩。考虑到实际情况，对水阻力扭矩及科氏力矩均作1.2倍取值，在选择电机时保持一定的冗余。故负载扭矩为：

2.4本章小结

本章介绍了有限元法的基本原理和流体有限元分析软件ANSYSFluent的特点，根据有限元网格划分原则，建立了发射筒-模拟弹有限元模型。通过流体分析软件Fluent仿真出了在水速1.57m/s圆柱绕流状态下时速度场和压力场的云图，并通过FluentReport模拟出了壁面的合力大小。在保证最大载荷强度相等时通过简化发射管及模拟弹的载荷强度二次曲线关系为线性惯性，通过积分得到水阻力扭矩。在2.2中分析科氏力产生的原因，计算求得发射过程中产生的科氏力矩的大小。2.3中计算出的总负载力矩将作为电机选型的重要依据。 Solidworks水下摆动装置结构设计与分析(4):http://www.chuibin.com/jixie/lunwen_206120.html