基于流固耦合方法的翼伞开伞过程仿真研究

发布时间：2020-04-05 21:52

【摘要】：翼伞拥有高升阻比、精准着陆性能和轻巧的结构特点使其在航空航天、民用、军事等领域得到广泛应用。开伞过程作为关键程序之一,其性能研究也成为了一项必要内容。目前开伞过程的研究多依赖于空投试验,展开机理认识有限,本文率先开展了基于ALE方法的翼伞开伞过程的流固耦合模拟研究。首先开展了翼伞开伞过程的ALE流固耦合方法的可行性数值试验。建立翼伞手风琴式折叠模型及流场模型,模拟了不同来流速度下降落伞开伞过程,研究了网格密度对数值结果的影响,获得了开伞过程中伞衣外形、开伞载荷及展长的动态变化情况,数值结果与文献试验结果较为一致,证明了ALE方法在翼伞流固耦合应用上的正确性和有效性。其次,针对风场条件下的翼伞开伞过程开展了ALE有限元方法研究。使用“复合边界”模拟风场条件,开展了不同风向的翼伞开伞过程的流固耦合数值模拟,得到了伞衣外形、等效应力、压力云图、伞衣载荷、展长等的动态变化,通过对计算过程及数值结果的对比分析,伞载系统随风向产生位移偏量,较高风速下,迎风条件能正常开伞,而背风和侧风条件会发生“失稳”。最后,模拟中幅收口控制的翼伞开伞过程。使用“阻尼控制”模拟收口绳,研究收口控制对开伞过程性能的影响对比了收口级数和收口配置不同的四种情况下的伞衣外形、开伞载荷和展长、气室宽度等变化得到该收口方式的减载和展开有序性控制规律,为翼伞收口技术的设计和应用研制提供了一些参考依据。
【图文】：

（a） 典型单龙骨翼伞 （b） 典型双龙骨翼伞图 1.1 龙骨式翼伞示意图代翼伞的产生主要得益于美国上世纪 50 60 年代一系列航天计划的推动 NA采龙骨式翼伞和冲压式翼伞的作为航天器回收手段的可能性，并做了大量的理这些工作都加速了现代翼伞的兴起与发展 948 年，美国工程师 Gertrude Rogallo 和她的丈夫 Fransis Rogallo 在一种滑翔性能础上通过大量实验，开发了两款罗加洛翼型，这两种伞的升阻比都大于 2[3]

基于流固耦合方法的翼伞开伞过程仿真研究“双子座”计划中还是采用了传统的降落伞回收手段 但这是龙骨式翼到论证，具有重要意义 伞的结构虽已研究过近百种，但基本上可以分成单龙骨和双龙骨两1 所示[5] 它们和日常生活中的风筝很类似，在一根或两根主架两边整个翼伞的基本结构；并蒙以纤维织物制成的柔性伞衣，，前缘部分更好的进气性能 龙骨式翼伞的伞绳固定在副架尾端，一般沿着弦绳的长度或使翼伞获得不同的气流攻角 龙骨式翼伞的一个重要结的伞型有更好的稳定性
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V244.216

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本文编号：2615574