有限質(zhì)量降落傘充氣動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬*

高興龍，張青斌，高慶玉，唐乾剛，楊　濤

(1. 國(guó)防科技大學(xué) 航天科學(xué)與工程學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙　410073;2. 中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心 設(shè)備設(shè)計(jì)及測(cè)試技術(shù)研究所， 四川 綿陽(yáng)　621000)

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有限質(zhì)量降落傘充氣動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬*

高興龍1,2，張青斌1，高慶玉1，唐乾剛1，楊濤1

(1. 國(guó)防科技大學(xué) 航天科學(xué)與工程學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙410073;2. 中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心 設(shè)備設(shè)計(jì)及測(cè)試技術(shù)研究所， 四川 綿陽(yáng)621000)

為研究空投任務(wù)中降落傘有限質(zhì)量充氣過(guò)程的動(dòng)力學(xué)行為，基于罰函數(shù)耦合方法和網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù)分析了降落傘柔性結(jié)構(gòu)與周?chē)豢蓧嚎s流場(chǎng)的流固耦合特性。數(shù)值模擬開(kāi)傘過(guò)程傘衣三維外形變化，獲得降落傘系統(tǒng)下落速度、阻力面積等參數(shù)；對(duì)比分析初始投放速度對(duì)降落傘開(kāi)傘時(shí)間、傘衣阻力面積的影響；通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析開(kāi)傘力變化。計(jì)算結(jié)果表明，該方法可以有效模擬降落傘系統(tǒng)有限質(zhì)量充氣過(guò)程的動(dòng)力學(xué)特性，仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相符。

降落傘；流固耦合；有限質(zhì)量充氣；ALE動(dòng)網(wǎng)格

降落傘部件主要為柔性多體結(jié)構(gòu)，其充氣過(guò)程涉及流體結(jié)構(gòu)相互作用下的大變形問(wèn)題，通常可借助風(fēng)洞及地面空投等試驗(yàn)手段進(jìn)行研究，同時(shí)也可結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式及數(shù)值仿真的方法模擬預(yù)測(cè)降落傘開(kāi)傘過(guò)程。根據(jù)降落傘周?chē)鲌?chǎng)的氣動(dòng)特性，可以將充氣過(guò)程分為有限質(zhì)量充氣和無(wú)限質(zhì)量充氣：風(fēng)洞試驗(yàn)中來(lái)流速度不發(fā)生變化，降落傘周?chē)鸀榉€(wěn)態(tài)流場(chǎng)，此過(guò)程通常稱(chēng)為無(wú)限質(zhì)量充氣；……