开缝伞充气过程流固耦合数值研究

• 作者: 唐乾刚 张青斌 李锦红 高兴龙
• 来源期刊: 航空学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 降落伞 流固耦合 数值模型 不可压缩流 充气过程
• 年，卷（期）: 2013,（10）
• 所属期刊栏目: 流体力学与飞行力学
• 页码范围: 2265-2276
• 页数: 12页
• 分类号: V441.8
• 语种: 中文
• DOI: 10.7527/S1000-6893.2013.0264

摘要

为研究开缝结构降落伞充气过程的流固耦合(FSI)动力学特性,针对某型空投用开缝救生伞的充气过程进行数值模拟研究.基于参数化设计语言开发了伞衣开缝结构的建模方法,建立了开缝降落伞拉直后的初始折叠数值模型.基于欧拉-拉格朗日罚函数法和多物质ALE(Arbitrary Lagrange Euler)算法,对伞衣周围低速黏性不可压缩流场进行数值求解,二次开发了伞绳材料非线性绳索阻尼模型,预测了气动力作用下的伞衣织物三维结构动力学行为,分析了不同来流速度下降落伞开伞性能,包括伞衣投影面积和充气过载变化,并将伞衣变形仿真结果与空投试验结果进行对比.最后对开缝伞充气过程的流固耦合特性进行了分析,包括伞衣结构变形扰动下周围气流的流场衍变特性及气动力作用下伞衣织物的结构强度.仿真结果表明:伞衣外形变化的3D仿真结果与试验结果相符;开缝伞充气过程并无明显的呼吸现象,且能迅速保持稳定;伞缝区域应力明显高于伞衣平均应力水平,在冲击气流作用下易发生破损现象,应布置加强带;充气过程伞顶出现对称的反向旋转涡对,在气流作用下涡对被逐渐拉伸并不对称直至最后分离脱落.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	唐乾刚	国防科学技术大学航天科学与工程学院	24	120	6.0	9.0
2	李锦红	中航工业航宇救生装备有限公司空降空投部	3	17	1.0	3.0
3	张青斌	国防科学技术大学航天科学与工程学院	42	201	8.0	12.0
4	高兴龙	国防科学技术大学航天科学与工程学院	5	30	3.0	5.0