连红博 喻东明 周昊 赵颖涛

摘 要：为研究十字型阻力伞的开伞特性， 利用ALE（Arbitrary Lagrange-Euler）流-固耦合算法， 对十字型阻力伞的充气过程进行了数值模拟研究。 本文讨论了计算域尺寸与网格密度对计算结果的影响， 并在此基础上详细分析了伞衣的外形变化及开伞动载情况。 结果显示， 不同开伞速度下， 最大动载的模拟结果与实验相吻合， 误差均在5%以内， 验证了模拟方法的可行性与准确性; 伞衣充气时首先由伞臂展开， 之后气流在伞衣顶部聚集， 待伞顶被完全撑开后， 开始逐渐向外扩展， 直至伞衣完全张满; 阻力伞的开伞动载受伞衣外形变化影响显著， 且当伞衣完全张满时， 阻力伞达到最大开伞动载。

关键词：     阻力伞; 流-固耦合; 数值模拟; 充气过程; 流场模型; 开伞动载

中图分类号：     TJ760; V211.3  文献标识码：    A 文章编号：     1673-5048（2021）06-0083-05

0 引  言

十字型阻力伞属于降落伞的范畴， 因具有开伞快、 稳定性好、 结构简单且动载小等特点， 常作为飞机着陆滑跑时的减速装置[1]。 当前评估阻力伞开伞性能的试验方法主要包括风洞试验、 水洞试验及火箭橇试验等， 这些试验方法的测试成本较高， 在实际情况下还存在开伞速度有限且难以精确控制等不足[2-4]。 因此， 数值模拟方法以其成本低、 周期短、 参数更改灵活等优点， 成为研究阻力伞充气展开过程的重要手段。

阻力伞的充气展开变形大且历时短。 在开伞过程中， 受伞衣初始状态、 透气性及自接触等因素影响， 周围的流场变化复杂， 属于典型的流-固耦合问题[5-6]。……