降落伞稳降阶段的SPH方法数值模拟

摘要：

随着计算机技术的不断发展以及数值模拟技术的兴起，对降落伞力学特性的模拟日益精确。为了消除传统降落伞模拟中因网格大变形而产生负体积的影响，文章采用光滑粒子流体动力学方法，对选定降落伞模型开展了稳降阶段的流固耦合数值模拟，计算得到的气动力系数与风洞试验结果较为一致。研究了空气粒子密度对数值结果的影响，结果表明，粒子密度过少，降落伞结构单元难以和流场实现有效耦合，计算精度降低；但粒子密度超过一定值，不仅会增加计算消耗，也会增加舍入误差而影响计算精度，确定了最佳粒子数。在此基础上，模拟了不同初速度下降落伞的下降过程，获得了降落伞外形、投影直径、下降速度、降落伞气动力及伞衣摆角的动态变化情况。数值结果表明伞衣的呼吸频率、稳定后的平衡速度和气动力受速度影响较小，但速度增加，伞衣呼吸强度及摆角增加，且摆动角度的衰减性要低于投影直径的衰减能力。SPH模拟方法有效地回避了降落伞流固耦合的网格大变形问题，在柔性大变形流固耦合问题上有广阔的应用前景。

关键词：下降过程、流固耦合、光滑粒子流体动力学方法、降落伞

所属期刊栏目：37

分类号：V244.21(航空仪表、航空设备、飞行控制与导航)

资助基金：国家自然科学基金11172137资助项目；江苏高校优势学科建设工程资助项目PAPD；南京航空航天大学研究生创新基地实验室开放基金资助kfjj20150104-01；中央高校基本科研业务费专项资金资助

在线出版日期：2016-07-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：48-54