陈 晨, 郭琪磊

(中国民用航空飞行学院，广汉 618307)

降落伞的充气展开过程历时短、变形大，是典型的复杂非线性流固耦合问题，是降落伞研究的重点和难点。近年来，流固耦合ALE方法成为解决该问题的主流方式。

文献[1-6]首先将LS-DYNA软件应用于降落伞FSI问题中，基于欧拉-拉格朗日罚函数算法，得到了初始形状为伞衣平铺展开的情况下，开伞过程中的阻力系数、摆动频率，摆动角等参数，并观察到降落伞的过度充气和循环呼吸现象，证明了该方法具有很高的可靠性和实用前景。在此基础上，文献[7-10]改进了欧拉-拉格朗日耦合算法，把伞衣的透气性参数引入降落伞的开伞模拟计算中，取得较大成功。Cheng等[11]、高兴龙等[12]和贾贺等[13-14]采用多孔介质模型研究了无限质量、不计伞重情况下，基于ALE方法的开伞充气过程，得到伞衣投影面积和有效透气性的变化规律曲线，该伞衣模型具有较真实的结构细节，如伞衣幅的突起，得到的流场数据也更加符合实际情况。马晓冬等[15]对涡环旋转伞进行了流固耦合分析与伞塔实验，得到涡环旋转伞的充气时间与开伞动载。随着研究的深入，发现基于有限质量方式建立的开伞模型更为贴近空投实际情况，其减速性能与开伞力也更受关注，但此时流入伞衣的气流速度和伞衣结构都在短时间内急剧变化，流场非稳态、流固耦合模型与降落伞系统弹道方程相耦合，求解难度较大，相应的研究结果较少。Tutt等[16]首先提出用有限质量与动网格方式建立拉直-展开下落模型，并通过实验对比，证明了该模型的正确性。……