基于XFLOW-ABAQUS联合仿真的十字形伞绕流流柔耦合数值模拟

以降落伞为代表的流柔耦合问题是一个涉及柔性结构大变形与周围流场相互耦合的复杂非线性问题.针对此问题,应用XFLOW-ABAQUS联合仿真对流柔耦合问题进行数值模拟.采用该方法对不同透气性的旗帜在Re=2.2×10^(4)气流中的拍动进行数值模拟,并与实验数据进行对比,验证该方法的有效性.然后对Re=6.2×10^(5)来流中柔性十字形伞的气动特性进行数值模拟,并与实验数据以及使用LS-DYNA的数值模拟结果进行比较,分析了十字形伞周围的流场特征,进一步证明了XFLOW-ABAQUS联合仿真在模拟流柔耦合问题上具有良好的表现.

十字形伞有限质量充气展开及尾流再附现象

为探究折叠十字形伞有限质量充气特性及尾流再附现象,采用任意拉格朗日-欧拉方法对质量比数M_(r)范围为0.17~0.94以及弗劳德数F_(r)范围为6.8~383.9的十字形伞-载荷系统减速过程进行流固耦合数值模拟。研究M_(r)及F_(r)对十字形伞充气过程的影响,并讨论其对开伞载荷峰值Xp、伞衣坍塌参数R_(c)的影响,绘制十字形伞“正常充气展开”、“发生尾流再附后再次充气”、“发生尾流再附后完全失效”3种不同充气展开结果关于M_(r)及F_(r)的相图。分别对3种十字形伞的充气现象进行详细分析,研究其开伞载荷、阻力系数及伞衣投影直径的瞬态变化过程。结合伞衣结构变形、伞衣应力及非定常流场,阐明十字形伞3种不同充气展开过程的流固耦合机理。研究结果表明:无量纲开伞载荷峰值X_(p)及坍塌参数R_(c)随F_(r)的增大而增大;十字形伞有限质量充气展开过程中,伞衣与周围空气发生较为剧烈的动量交换,可能出现高速尾流与伞衣接触导致十字形伞明显凹陷甚至完全塌陷失效的现象。

十字形伞的实验研究进展及展望

为了促进我国十字形伞性能的实验研究,对十字形伞实验方面的研究进展进行了详细讨论,包括十字形伞的气动参数对其性能的影响,尤其是伞衣透气性;介绍了十字形伞周围流场的实验显示技术和气动力特性的测量技术,并对国内外的研究成果做了介绍。该研究可对我国十字形伞的实验研究和工程设计提供一定的技术参考。

平衡风速下十字形伞弹系统姿态摆动分析

以一定高度和速度飞行的母弹从其伞弹舱中抛撒伞弹系统群,各个伞弹系统的姿态摆动情况将影响其落点及落角,进而影响其作战效能。采用立式风洞试验和非定常数值仿真(CFD),分析平衡风速下十字形伞弹系统的姿态摆动情况。通过立式风洞试验,可确定柔性伞的外形、伞弹系统的阻力系数和摆动频率,并创新"拉拽式"试验模型的约束方法;采用基于三维N-S方程的CFX软件,进行伞弹系统非定常数值仿真,分析其摆动机理。结果表明:数值仿真得到的阻力系数、法向力系数、侧向力系数及其摆动频率,均与风洞试验结果相吻合,即数值仿真结果能够反映风洞试验中伞弹系统的摆动情况;伞弹系统的流场极不稳定,伞衣内部有一对方向相反、强度交替变化的旋涡,伞衣外部存在不稳定分离流动,二者相互关联,使得气动参数呈周期性波动,导致伞弹系统的姿态摆动。

亚声速条件下十字形伞充满时间系数的解算方法及仿真验证

针对目前十字形伞充满时间系数缺乏取值依据、充满时间不易估算的现状,提出基于小样本量实测值解算亚声速条件下十字形伞充满时间系数的思路和方法,并借助LS-DYNA对伞衣的充气过程进行仿真验证,得到了十字形伞充满时间系数的圆整结果。

空投声呐浮标空中运动轨迹研究

声呐浮标是航空反潜最有效的手段之一,为了充分认识声呐浮标高空投放条件,高效率地布放声呐浮标,开展声呐浮标空中运动轨迹研究。描述了声呐浮标空投过程,对模型进行简化假设,建立坐标系;利用飞行力学的相关知识详细地分析声呐浮标自由飞行、开伞变速、稳定下落等3个运动阶段,建立运动方程;举例进行数值仿真,绘制俯仰角、弹道角、速度、运动轨迹等参数的变化曲线;声呐浮标会在一定的时间内实现稳定下落,最大水平位移不变,落水区域可控,竖直位移随时间匀速增加。可以在本文研究基础上进一步开展工作,增加更多随机条件,生成声呐浮标的空投射表。