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《锥形降落伞开伞过程流动结构相互作用的数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第24卷第7期航空动力学报Vol.24No.72009年7月JournalofAerospacePowerJul.2009文章编号:100028055(2009)0721584210锥形降落伞开伞过程流动结构相互作用的数值模拟吴卓,曹义华,宋乾福(北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191)摘要:根据多结点开伞模型建立了锥形降落伞系统的变形动力学方程组来对充气过程中的伞衣柔性体变形过程进行模拟.结合多结点模型动力学方程结算代码和计算流体力学软件,对降落伞的充气过程进行流固耦合动态仿真,从而得到
2、充气过程中伞衣外形和流场的变化,以及充气时间、下降速度变化和下降距离等相关数据,与国外研究成果相吻合.关键词:降落伞;计算流体动力学;流动结构相互作用;数值模拟;流场+中图分类号:V2441216文献标识码:ANumericalsimulationoffluid2structureinteractioninconicalparachute’sopeningprocessWUZhuo,CAOYi2hua,SONGQian2fu(SchoolofAeronauticalScienceandEngineeri
3、ng,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing100191,China)Abstract:Accordingtoamulti2nodemodel,thispaperhasconstructeddynamicsequa2tionsofconicalparachutesystemtosimulatedistortionprocessoftheflexiblecanopyintheopeningprocess.Bycombinationofdy
4、namicsequationscodeandcomputationalfluiddynam2ics(CFD)software,thefluid2structureinteractionstudyoftheparachutewascarriedout,andthechangeofitsshapeandflowflied,inflationtime,therateofdecline,thedistantofdecline,andotherrelevantdatawereachievedinagreement
5、withforeignresearchresults.Keywords:parachute;computationalfluiddynamics(CFD);fluid2structureinteraction;numericalsimulation;flowflied降落伞作为一种有效的减速装置,被广泛应构变形和流场变化以及二者交互影响的流固耦合用于航空航天、兵器和体育运动等领域.降落伞的问题.整个下落过程一般按时间历程分为拉直、充气及另一方面,作为降落伞一种主要的伞型,锥形稳定下降三个阶段,而其中充气
6、阶段是物理过程伞无论在民间还是军事上都有着广泛的应用.结最复杂的一个阶段.这是因为伞衣是柔性织物,构上的特点造成了锥形伞流场在很多方面和国内在充气过程中伞衣在短时间内经历了结构大变外研究较多的平面圆形伞之间存在着较大差别.形.与此同时,伞衣内外的流场也会产生复杂的变然而,国内外针对锥形伞的研究却少之又少,尤其化.再加之两者的相互耦合,使充气问题更为复是锥形伞的充气过程.杂.总的说来,降落伞充气问题是一个涉及到结基于上述两点,本文利用已有的多节点模型,收稿日期:2008206227;修订日期:200920
7、3216收稿日期:国家自然科学基金(10577003)作者简介:吴卓(1982-),男,吉林松原人,硕士生,主要从事飞行器空气动力学的研究.第7期吴卓等:锥形降落伞开伞过程流动结构相互作用的数值模拟1585简化了锥形降落伞系统模型,对其充气过程中进行数值模拟,从而得到了充气过程中伞衣外形和流场的变化等相关数据,并着重分析了锥形伞开伞过程中流场中旋涡发展变化的过程.1简化的锥形降落伞模型降落伞的流场非常复杂,其流动是非定常的,流固交界面是动态的,伞衣织物还具有透气性.这些因素大大的增加了数值模拟的困难.在
8、建立锥形降落伞模型的时候,拟做出了以下假设来对其进行适当的简化.111流固耦合的准定常假设在钝物体绕流的实验中,无开孔的凹半球壳的绕流中会随机的产生横向涡,使流场变得很不对称.同时球壳边缘会产生周期性或非周期性的脱落涡,对半球壳本身造成很大的侧向力和摆动.文献[122]的实验对比中可以看出,对于开孔球壳,适当的开孔和足够的开孔度可以降低这种横向涡的尺度甚至避免这种不对称涡的产生.降落伞的顶孔可以明显增加降落伞的稳定性,大大减[3]弱流场的非
