使用工具 : Simcenter STAR-CCM+
關鍵字：無人機、重疊網格、DFBI 自由落體分析
前言
本案例分析圖形如圖一所示，自由落體之彈體為藍色區域，我們設兩個落彈分析，也就是在自由度中有先後投彈，所以需要設定兩個 DFBI，本案例基本上非採 1:1 模擬，僅針對該分析案如何進行做研究，機體運行速度為 60m/sec，基本上整體的運動為飛機本體以等速度向前方飛行，待流場穩定後才進行彈體的自由下落。分析中不能採用外流場的方式進行，因為當彈體自由落下後，若以外流場相對速度的分析方式，那麼彈體將持續受原先機體運行速度的影響，可是實際上當彈體與機體分開後，它會帶著原先的運動前進，不過此時也開始受到空間的阻力阻抗而降速，所以如何給予穩定的初始分析條件是本案例的困難，也是規畫該相關分析時需要先行考慮的。
圖一：分析案例外觀
圖二：機體與彈體運動方向
圖三這邊從上視圖來看，因為彈體的間隙不一，所以速度場會有差別，這也造成投彈時會有些許的左右偏移，也就是至少整個投彈要給予Ｘ、Ｙ、Ｚ三方向的移動設定。圖似可以看出在落下的過程中，彈體也會有垂直飛行方向的擺動，整個自由度基本上建議開啟全運動分析，在持續的下落中也可以看出彈體是持續落後飛機，飛機持續以原有的速度往前飛行，而彈體在脫落後因為僅剩下重力的影響，無前行的力已經不存在，所以可以看出來彈體相對飛行方向距離持續增加。
圖三：上視圖的速度場（座標定位在飛機上）
圖四：擺動現象 X 方向位移持續增加
當我們在 STAR-CCM+ 開啟 DFBI 分析時，可以快速獲得自由度分析的相對報告，如位置、速度、加速度、受力等報告，這些可以做為我們後續整理之依據。此外採用相對運動方式，甚至我們可以加上側風去分析外流場對投彈的影響。另外我們提供的動畫，基本上座標多數是鎖定在飛機上，因為飛機會固定速度飛行，若以固定座標觀看，飛機很快就會跑出畫面，呈現鎖定座標系統在飛機上，並不是飛機不動的分析，當然我們也有提供飛機快速運動的動畫顯示，只是這樣相對的彈體會過小而不容易觀察彈體的運動狀態。
圖五：ＸＹ分析報告
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