降落伞开伞过程的流固耦合技术研究
降落伞是一种重要的气动力减速装置,其工作过程中涉及飞行力学、空气动力学、结构力学等多方面的学科。其中,开伞过程最为复杂,是一个快速大形变状态下结构动力学与流体动力学耦合的复杂问题。
本文针对降落伞开伞过程,应用流同耦合计算方法,展开了初步的理论研究工作。其主要工作内容有:(1)详细总结了降落伞充气过程中流固耦合的研究历程,指出了基于网格的计算流体力学(CFD)方法和布涡法是当前研究并解决降落伞充气过程所存在问题的主要途径；(2)归纳了降落伞充气过程中所涉及的结构力学方程,计算流体力学方程以及相关的耦合技术；(3)以C-9伞为基础建立了准三维计算模型,用商业软件LS-DYNA模拟了稳定米流条件下的降落伞伞衣外形变化、流场分布、应力变化等,并加以分析；(4)用fluent软件建立了稳定下降阶段无透气量伞,开顶孔伞和开顶孔和环带伞三种伞形的仿真模型,得到了三种伞形在稳定下降阶段的流场,速度场,压力场等参数,并进行了对比分析。
本文的主要结论是:(1)充气过程中伞衣内外产生一对大小相等、方向相反的涡漩。伞衣内部涡逐渐减小,向伞顶运动,伞衣外部涡渐渐长大,向尾流方向运动:(2)伞衣充气过程中伞顶先充气,再向伞底膨胀,伞顶呈现一张一缩的呼吸现象。(3)在保证下落速度的前提下适当的增加伞的结构透气量将有利于伞稳定性的提高。
南京航空航天大学
硕士
人机与环境工程
刘卫华
2010
中文
V244.216
2011-06-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）