降落伞气动变形分析

论文摘要

降落伞的张开、膨胀和最后稳态下降是一个流体和伞衣相互耦合、非线性和时变的过程。在过去几十年里,风洞和飞行试验占到降落伞系统设计总任务量的80%,理论和设计参数研究仅占20%。目前,降落伞设计的任务越来越重,要求更高,试验成本也更加昂贵。随着计算机和数值仿真技术的发展,在计算机上对降落伞的的开伞过程进行数值模拟来取代试验为降落伞设计提供理论参考越来越成为一种趋势。本文的工作基于MpCCI流固耦合分析软件,采用松散耦合的方法对降落伞的张开过程进行分析。在张开过程中,考虑伞顶孔的影响,本文分别对无伞顶孔和有顶孔两种不同类型伞的张开过程进行了分析计算。对计算结果进行了详细的分析比较,发现在伞衣阻力相同的条件下有伞顶孔型伞的各方面性能优于无伞顶孔型伞。最后论文对伞顶孔在降落伞开伞过程中的作用进行了阐述。通过对基于不同开伞速度、不同的伞绳长度和不同的伞绳数量等一系列模型的相互比较,论文进一步研究了模型的结构参数对伞衣载荷的影响。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 图目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 降落伞充气理论的发展
• 1.2.1 完全试验法
• 1.2.2 半试验半理论法
• 1.2.3 完全理论法
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 流固耦合的理论基础
• 2.1 流体力学理论
• 2.1.1 流体力学的基本方程
• 2.1.2 雷诺时均法
• 2.1.3 湍流模式理论
• 2.1.4 网格更新算法
• 2.2 固体力学理论
• 2.2.1 应力和应变度量
• 2.2.2 Lagrange网格
• 2.2.3 膜单元理论
• 2.3 流固耦合理论
• 2.4 本章小结
• 第3章 降落伞计算流固耦合模型
• 3.1 落伞系统的物理模型
• 3.2 计算模型的建立
• 3.2.1 结构动力学计算模型
• 3.2.2 流体动力学计算模型
• 3.2.3 流固耦合模型
• 3.3 本章小结
• 第4章 降落伞气动变形及其阻力影响因素分析
• 4.1 降落伞气动变形分析
• 4.1.1 载荷分析
• 4.1.2 气动变形过程分析
• 4.1.3 伞衣表面的压力分布分析
• 4.1.4 伞衣附近的流场和压力分布分析
• 4.2 降落伞阻力的来源
• 4.3 其他参数对降落伞阻力的影响
• 4.3.1 开伞速度对降落伞阻力的影响
• 4.3.2 伞绳长度对降落伞阻力的影响
• 4.3.3 伞绳数量对伞衣载荷的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 本文研究工作的总结
• 5.2 进一步工作设想
• 参考文献
• 作者简历