基于ALE方法的群伞稳降阶段的数值模拟.pdf

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1、第35卷第1期航天返回与遥感2014年2月SPACECRAFTREC0VERY&REM0TESENSING基于ALE方法的群伞稳降阶段的数值模拟连亮王中阳张红英秦福德李方(1南京航空航天大学航空宇航学院，南京210016)(2空降兵研究所，孝感432100)摘要随着计算机技术和数值模拟的兴起，精确描绘降落伞力学特性成为可能。文章采用任意拉格朗日一欧拉法对美国“阿波罗”飞船降落伞回收系统的稳降阶段进行了数值模拟。通过建立结构动力学与计算流体力学的耦合模型，研究了3具环帆伞的流固耦合过程，并模拟了降落伞的外形变化和伞衣内外流场的变化。流固耦合计算结果表明，各伞

2、最终稳定在2O。左右，环帆伞的群伞效率因数约为0．93，比C．9伞大。文章的分析结果对中国探月工程回收系统的主伞设计具有参考意义。关键词降落伞稳降阶段流固耦合任意拉格朗日一欧拉法航天返回中图分类号：V445．2文献标志码：A文章编号：1009—8518(2014)01．0021．08DOI：10．3969~．issn．1009—8518．2014．01．004NumericalSimulationofClusterParachuteSystemDuringSteady—stateDescentPhaseBasedonALEMethodLIANLiangWA

3、NGZhongyangZHANGHongyingQINFudeLIFang(1CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)(2AirborneInstitute，Xiaogan432100，China)AbstractWiththeriseofcomputertechnologyandnumericalsimulation．itispossibletodescribeaccu-ratelythedynamicc

4、hatacteristicsofparachute．BasedonarbitraryLagrangian—Eulerianmethod，thesteady—statedescentphaseofparachuterecoverysystemofApollospacecraftisnumericallysimulated．WiththeestablishmentofcoupledmodelofstructuraldynamicsandCFD(ComputationalFluidDynamics)，thefluid—structureinteractionst

5、udyofthreering—sailparachuteswascarriedout，andthechangeofcanopyshapeandflowfieldissimulated．ResultsofFluid—solidcouplingcalculationshowthattheparachuteissteadyaround20。，withtheeficiencyfactorofclusterparachutesystembeingabout0．93，whichisbiggerthanthatofC一9parachute．Thispaperprovid

6、esreferencetothedesignofmainparachuterecoverysystemofChineseLunarExplorationProgram．Keywordsparachute；steady-statedescentphase；fluid-structureinteration；arbitraryLagran--gian—Eulerianmethod；spacecraftrecovery0引言在航天回收和重型空投等领域，单具伞已经快达到实际使用极限。群伞可以替代大尺寸单伞，且比单伞更有优势。当群伞中的一具伞失效时，在剩余几具伞的作

7、用下回收系统的着陆速度要比单个主伞失效后的自由落体安全得多。收稿Et期：2013．08—21基金项目：国家自然科学基金(11002070)；航空科学基金(2010ZC52027)22航天返回与遥感2014年第35卷早在20世纪60—7O年代，美国就在“阿波罗”探月计划中对群伞的有关技术做了大量研究，但这些研究大多是空投试验和风洞试验。之后随着计算机技术的迅猛发展，对降落伞工作过程的仿真也取得了不少成果。文献【1]使用LS—DYNA对1具伞的充气过程进行了模拟。文献[2]采用有限质量法对1具伞的开伞过程进行了仿真。文献[3]使用LS．DYNA对美国先进战术降

8、落伞系统(advancedtacticalparachutesys