气囊工作过程仿真研究
气囊广泛用于航空航天、船舶、汽车以及其他新兴领域。一般气囊设计主要是基于经验公式和实物的实验,传统的方法需要投入大量人力和物力,并且周期长,一些重要数据采集不全面。随着计算机硬件与软件的迅猛发展,用数值模拟辅助设计研究成为可能。
本文基于LS-DYNA有限元分析软件,对气囊的工作过程进行了仿真研究。主要完成了下面几个方面的工作:(1)采用控制体积法(简称CV法,Control Volume)对一实际工程应用--无人机缓冲气囊的整个工作过程进行数值模拟,获得气囊囊压、运动速度、过载等的变化情况。(2)采用任意拉格朗日-欧拉(简称ALE法,Arbitrary Lagrangian-Eulerian)流固耦合方法模拟了气囊充气过程,获得了充气过程中,气囊外形和流场之间的动态关系；(3)采用C V方法模拟气囊充气过程,获得气囊外形以及囊内压力并将结果和ALE法进行了对比。
结果表明:对于像气囊缓冲等实际工程应用,由于需要对气囊外形尺寸、排气口面积等参数进行大量的模拟比较,CV法计算速度快,周期短。尽管CV方法简单,但对于高速下的气囊充气过程,无法获得囊内瞬态的流场变化及气囊表面的展开细节,确立了ALE方法在气囊充气仿真的可行性；通过囊面结构应力的分析,获得了气囊展开时的危险位置。总之,无论CV法还是ALE法对于协助气囊设计,减少试验次数具有重要意义。
南京航空航天大学
硕士
人机与环境工程
余莉
2009
中文
V244.2
2011-06-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）