降落伞稳定下降阶段流场的数值模拟
降落伞工作过程数值模拟研究综述
降落伞工作过程数值模拟研究综述
简相辉;金哲岩
【期刊名称】《航空科学技术》
【年(卷),期】2016(027)010
【摘要】回顾了降落伞研究方法从实验方法、半经验半理论方法到仿真模拟方法的发展历程，显示了数值模拟方法在降落伞研究方面的巨大前景。
同时总结了伞衣流场数值模拟、伞衣结构数值模拟、流场和结构耦合的数值模拟的最新进展，通过研究发现，降落伞流固耦合数值模拟研究的主要方法是任意拉格朗日欧拉方法（ALE）、变空间域/稳定时间-空间（DSD/SST）方法和浸没边界法（IBM），这些方法代表了降落伞流固耦合技术研究的最新水平。
【总页数】7页(P1-7)
【作者】简相辉;金哲岩
【作者单位】同济大学航空航天与力学学院，上海 200092;同济大学航空航天与力学学院，上海 200092
【正文语种】中文
【中图分类】V244.21+6
【相关文献】
1.基于有限元网格重构的降落伞工作过程数值研究 [J], 孙鹏;陈晨;程涵
2.基于IB-LBFS和绝对节点坐标法的降落伞柔性结构流固耦合数值模拟 [J], 刘钒; 舒昌; 刘刚
3.基于IB-LBFS和绝对节点坐标法的降落伞柔性结构流固耦合数值模拟 [J], 刘钒; 舒昌; 刘刚
4.基于Vega的降落伞工作过程仿真可视化方法研究 [J], 郑平泰;杨涛;张晓今;程文科;秦子增
5.超声速透气降落伞系统的气动干扰数值模拟研究 [J], 贾贺;姜璐璐;薛晓鹏;荣伟;王奇
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无人机伞降回收十二自由度模型建立与仿真
第１期
吴翰，等：无人机伞降回收十二自由度模型建立与仿真
６９
图 ２ 降落伞充气过程示意图
图 １ 伞降回收系统坐标系示意图
１．２ 广义坐标选取
本文所建模型实质为十五自由度模型，其中降
落伞六自由、吊带三自由度（ 只包含吊带姿态） 以及
无人机六自由度。 需要注意的是吊带的三自由度是
由连接点 Ａ（ 即坐标系 Ｆｃ） 的姿态来体现的。 但当 降落伞拉直后，吊带姿态与降落伞姿态可以近似成
收稿日期：２０１９⁃０３⁃１９
基金项目：航空科学基金（２０１６ＺＡ５３００２） 与陕西省重点研发项目（２０１８ＺＤＣＸＬ⁃ＧＹ⁃０３⁃０４） 资助
作者简介：吴翰（１９９６—） ，西北工业大学硕士研究生，主要从事飞行器总体设计、多体动力学建模与控制研究。
通信作者：王正平（１９６４—） ，西北工业大学教授，主要从事飞行器总体设计与结构设计研究。 ｅ⁃ｍａｉｌ： ａｄ５０２＠ ｎｗｐｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
学建模，通过划分降落伞阻力面积的大小范围将一 次性张满降落伞的充气过程划分为三部分，即降落 伞初始充气部分、降落伞主充气部分和降落伞稳定 下降部分，具体如图 ２ 所示。
具体通过表 １ 对一次性张满降落伞的充气过程 进行划分。
表 １ 降落伞充气过程划分
降落伞充气过程 初始充气部分 主充气部分 稳定下降部分
一样进行处理，因此消去了吊带的三自由度模型，将
其称为十二自由度模型。 系统广义坐标选取如下
ｑ ＝ [ｒｄ ｑｄ ｑｃ ｒｂ ｑｂ ] Ｔ
（１）
式的姿态；ｑｃ 描述的是吊带的姿态；ｒｂ 描述的是
无人机的质心位置；ｑｂ 描述的是无人机姿态。 需要
１ 伞降回收运动学描述
１．１ 回收系统简介 该无人机伞降回收系统主要由无人机、降落伞
降落伞下落模型
分
•
析
我们主要关心什么呢？是跳伞者的落 地速度和在空中的停留时间。因此我们 首先要考虑跳伞者的降落速度，它是时间 的函数。跳伞者（包括降落伞，下同）在 降落过程中主要受到重力和空气阻力的作 用以及气流运动的影响，一般所受到的空 气阻力与降落速度成正比。因为我们主要 关心一般情况下降落速度的垂直分量变化 情况，可以忽略水平分量，不考虑气流运 动的影响，只考虑其作垂直降落运动。
• 跳伞者（包括降落伞）在降落过 程中只受到重力和空气阻力的作用，只 作垂直降落运动。
•
所受到的空气阻力的大小与降落速率成
正比，比例系数是与时间无关的常数，
设为k。
• 张伞时刻为t=0，此时降落速率为v0。
模型的建立
设跳伞者（包括降落伞）的质量为 m 重力加速度为 g ，降落速度为 v
由Newton力学第二定律，可得：
速度约6.0000076米/秒，已非常接近6米/秒 的速度。所以，一个经过一定训练的跳伞者， 若从离地面8000米的高空跳伞，即使离地面 只有几百米时才张开伞，也能安全着地，而 这和刚跳落时就张伞相比，空中滞留时间将 大大减少。
进一步的考虑
上述模型可根据需要作进一步的 改进。比如，因为空气的稀薄程度与 海拔高度有关，因此 k 的大小也与海拔 高度 h有一定关系，可认为 k k (h ) ， 此时可转而考虑降落速度 v与 h 的关系。 设 h h0 时开始张伞，此时速度为 v ，
模型解的分析和应用
mg 因为 tlim v (t ) k
，随着时间的增大，降落速度 v(t )
将很快趋于常值
mg k
。如果从张伞到
落地有足够的时间，那么落地时的降落 mg 速度约等于 vd k 。
降落伞系统动力学建模与综合仿真
降落伞系统动力学建模与综合仿真引言降落伞系统是一种常用的空中投送和紧急救援装备。
为了确保降落伞系统的安全和可靠性，需要进行动力学建模与综合仿真研究。
本文将介绍降落伞系统动力学建模的基本原理和方法，并探讨综合仿真在降落伞系统设计和优化中的应用。
一、降落伞系统动力学建模降落伞系统动力学建模是研究降落伞在空中运动过程中的力学特性和运动规律。
一般来说，降落伞系统可以分为降落伞、连接系统和载人系统三个部分。
1. 降落伞部分降落伞的运动可以由牛顿运动定律描述。
降落伞受到重力、空气阻力和其他外力的作用。
重力是降落伞系统的主要驱动力，空气阻力则是主要的阻力。
空气阻力与速度的平方成正比，与降落伞的形状、面积和材料特性有关。
其他外力包括风力、气流等。
2. 连接系统部分连接系统包括降落伞与载人系统之间的连接装置。
连接装置的刚度、长度和质量等特性会影响降落伞系统的运动特性。
连接系统还可以包括降落伞的展开和收拢机构，这也是降落伞系统动力学建模的重要部分。
3. 载人系统部分载人系统是降落伞系统的核心部分，包括载人舱、座椅和安全装备等。
载人系统的质量和结构会对降落伞系统的动力学特性产生影响。
此外，载人系统还需要考虑人体的重心、姿态和运动特性等。
二、综合仿真在降落伞系统设计中的应用综合仿真是指将不同的模型和算法相结合，模拟和分析降落伞系统在不同工况下的运动特性。
综合仿真可以帮助工程师优化降落伞系统的设计，提高其安全性和性能。
1. 动力学仿真动力学仿真是根据降落伞系统的动力学模型，模拟和分析降落伞在不同环境条件下的运动特性。
通过动力学仿真，可以评估降落伞系统在不同风速、高度和负载条件下的稳定性和控制性能。
2. 结构分析仿真结构分析仿真是对降落伞系统的结构进行力学分析和优化。
通过结构分析仿真，可以评估降落伞系统在不同载荷条件下的强度、刚度和疲劳寿命等。
同时，还可以优化降落伞系统的结构参数，提高其性能和可靠性。
3. 控制系统仿真控制系统仿真是对降落伞系统的控制系统进行建模和仿真。
降落伞在下降过程中安全性问题
降落伞在下落过程中安全性问题论文一：降落伞在下落过程中安全性问题摘要研究降落伞在下降过程中安全性问题，在降落伞的质量可以保障的前提下，我们主要以人着陆时的速度为指标来评价，当着陆速度小于8m/s时，我们便可认为人员安全着陆。
该问题可转化为降落伞下落高度h，下落速度v，与下落时间t之间的关系。
并且h,v可以看做连续变化的，从而可用反应连续变量特点的微分方程予以描述。
所以可把该实际问题转化为微积分方法的数学模型，根据牛顿第二定律列出微分方程，通过积分（运用Matlab 数学软件）得到相应的运动方程。
假设1.开始便打开降落伞，建立模型一，经分析论证此模型确实可以使人安全着陆，但当下落高度较大时，人在空中滞留时间太长，与实际情况不太吻合。
进而提出假设2，当下落高度较大时，可以采取下落一定高度后再打开降落伞，以减少下落时间，建立模型二。
经分析论证，该模型既可满足人员安全着陆条件，人员在空中滞留时间也不会太长，与实际情况相符。
由于降落伞绳索承受拉力是一定的，为保障人身安全，人伞系统下降过程中不能超过绳索的极限拉力，防止绳子断开。
考虑到这个问题，建立模型三，此模型约束了降落伞的承重极限和人伞下降的最大速度，从而弥补了模型一二的的缺陷，更加接近实际。
上述模型可根据实际进一步改进，比如空气阻力与空气的稀薄程度有关，而海拔高度h会影响空气的稀薄程度，可以认为 k=k (h)，此时就考虑到了下落高度与空气阻力的关系，更加接近实际问题。
关键词：微积分方法空气阻力安全着陆速度极限拉力一、问题的提出降落伞是利用空气阻力，依靠相对于空气运动充气展开的可展式气动力减速器，是人或物从空中安全降落到地面的一种航空工具，在航空航天、军事、抢险救灾等方面有着广泛的用途。
降落伞性能好坏直接关系飞行员、设备物资的安全性，所以研究降落伞性能显得很有必要。
结合实际我们考虑到，飞行员在空中滞留时间不宜过长，否则会对后续工作有影响；同时考虑使飞行员安全着陆，则要求落地速度在安全范围之内。
降落伞升力系数计算
降落伞升力系数计算降落伞在空气中运动时受到空气的阻力和升力的作用，其中升力是降落伞能够减缓下降速度并保证平稳降落的重要因素之一。
而降落伞的升力系数是一个重要的参数，它描述了单位面积降落伞受到的升力大小。
在工程设计和计算中，准确计算降落伞的升力系数是非常重要的。
降落伞的升力系数与降落伞的几何形状、材料特性、运动速度等因素有关。
一般来说，降落伞的升力系数可以通过实验测量和数值模拟来计算。
在实际工程中，常常通过数值模拟的方法来计算降落伞的升力系数。
计算降落伞的升力系数的方法主要有两种：一种是基于理论分析的方法，另一种是基于实验数据的方法。
基于理论分析的方法通常是通过数值模拟来求解降落伞的流场，进而计算出降落伞的升力系数。
而基于实验数据的方法则是通过在风洞或实际空中试验中测量降落伞的升力，然后计算出升力系数。
在数值模拟中，通常采用的方法是通过计算流体的运动方程和边界条件来求解降落伞的流场。
在计算过程中，需要考虑降落伞的几何形状、运动速度、空气密度等因素，并将这些因素转化为数学模型。
通过数值计算，可以得到降落伞的升力系数。
在实际工程中，为了准确计算降落伞的升力系数，通常需要考虑降落伞的各种因素，如降落伞的几何形状、材料特性、运动速度等。
通过数值模拟的方法，可以较为准确地计算出降落伞的升力系数，为降落伞的设计和使用提供重要的参考依据。
综上所述，降落伞的升力系数计算是降落伞设计和使用过程中的重要问题。
通过数值模拟的方法，可以较为准确地计算出降落伞的升力系数，为降落伞的设计和使用提供重要的参考依据。
在实际工程中，需要综合考虑降落伞的各种因素，以确保降落伞的升力系数计算的准确性和可靠性。
环帆伞稳降阶段织物透气性影响数值模拟
环帆伞稳降阶段织物透气性影响数值模拟为研究织物透气性对降落伞气动性能的影响，将织物的透气性能用Ergun 公式描述，建立了含织物透气性能附加源项影响的新型流场动量控制方程，对上述方程进行了数值求解，并和无织物透气性影响的传统模型的数值结果进行了对比。
数值结果表明，新型流场动量方程能够得到织物透流速度，该速度明显低于周围有孔出流速度和绕流速度。
伞衣尾部存在紧贴伞衣织物的第一尾涡区和尾部中心旋涡对组成的第二尾涡区，织物透气性使第一尾涡区变长，螺旋点增多，旋涡分布更均匀对称，而第二尾涡区尺寸则变小，整个尾涡区变短变窄，提高了伞衣的稳定性。
其次，织物透气性使伞衣内侧压力有所降低，外侧负压有所升高，沿伞衣径向压差系数减小，阻力系数小于非透气性伞衣，更接近空投试验结果，该模型可以提高透气性伞衣流场计算的准确性。
%For the study of the influence of permeability of fabric on aerodynamic perform-ance of parachute,the permeability of fabric is described by the Ergun equation and introduced into the source term ,establishing a new governing equation of flow momentum with the permea-bility of fabric fully considered .The numerical solution is get and compared with the traditional result,in which the influence of permeability of fabric was ignored.The result shows that the ve-locity penetrating the fabric can be obtained through the new flow field momentum equation and it’s obviously lower than the velocity of the flow through the surrounding holes and that around the parachute.The first wake vortex region which clings to the canopy and the second wake vor-tex region which consists of a pair of center points are in the wake of the canopy,the permeability of fabric makes the first wake vortex region longer,the number of the vortex points increase and the distribution of the vortex more uniform and symmetrical.It alsodecreases the size of the sec-ond wake vortex,which improves the stability of the canopy through a shorter and narrower whole wake vortex region.Besides,the permeability of fabric decreases the pressure inside the canopy,increases the pressure outside.The pressure coefficient of the canopy in the radial direc-tion decreases,thus,the drag coefficient of the new model is lower than the traditional model, which is closer to the results of the airdrop experiments.Obviously,the new model is significant to improve the accuracy of flow field simulation around the porous canopy.。
降落伞的流场特性研究
动力 学数 值计 算 方法 的发 展 ， 开始 将基 于 网格 的 Ｃ Ｄ Ｆ
方法 或 涡元法 （ Ｅ 运用 到伞 工 作 过 程 中 的 流 固 耦 Ｖ Ｍ）
合计 算 中［ 。这 种方 法 是 降落 伞 理 论 研 究 的 发展 趋
势， 不过 所需 计 算量 巨 大 ， 般在 巨型机 上进 行 计算 。 一 为此本 文 只对充 满 形状 下 的伞 衣 进行 流场 模 拟 。 本 文所 采用 的 是一典 型 的 ８幅平 面圆形 伞 ， 衣 伞 直 径为 ０ ６ 无伞 顶 孔 ， ．ｍ， 其伞衣 透 气性 极 低 。 为此 采
算 流体 动 力 学 （Ｆ ） 法 对 降 落 伞 的 流 场 进 行 数 值 模 拟 。通 过 采 用 不 同 的 网格 生 成 方 法 对 降 落 伞 的绕 流 流 场 进 行 ＣＤ方 研 究 ， 明 生 成 网格 质 量 对 流 场 计 算精 度 有 很 大 的 影 响 。在 一 系 列 数 值 实 验 的基 础 上 ， 明 采 用 多 块 贴 体 坐 标 的 表 证 网格 处 理 方 法 能 够 获 得 良好 的 网格 质量 ， 时还 具 有 易 于 寻 找 伞 衣 内外 面 压 力 ， 算 稳 定 性 、 靠 性 高 等 优 点 。 在 同 计 可
编 程技 术 能方便 地 进 行 七孔 探 针 的压 力 数 据 采 集 和
１ 降 落伞 绕 流 流 场 的 物 理 数 学 模 型
由于降落 伞 是一 种柔 性透气 减 速装 置 ， 当前 对伞 衣绕 流 流场 的研 究 主 要 还 是 采 用试 验 方 法 。 最 近几 年， 随着计 算机 科 学 、 流体 力 学 数 值计 算 方 法 及 结 构
Hale Waihona Puke （ ）伞 衣 充满 形状 已知 （ 据实验 形 状获 得 ） ２ 根 ； （ ）忽略 重力 的影 响 ， ３ 为不 可压 定常 流 动 。 由于我们 所关 心 的是 伞衣 内外 的 压力 分布 ， 非 而 边界 层 内的 流场情 况 ， 因此 可 采用工 程 中应 用 较 为广 泛 的标 准 ￡两 方程 紊 流模 型 。稳 态 下 ， 动量 方 程采
基于ALE方法的群伞稳降阶段的数值模拟
基于ALE方法的群伞稳降阶段的数值模拟本文基于ALE（Arbitrary Lagrangian-Eulerian）方法进行数值模拟，研究了群伞在稳降阶段的运动特征。
群伞作为人类历史上最早发明的降落装备，具有重要的应用价值。
稳降阶段是群伞飞行过程中重要的一个阶段，因为它关系到人员着陆的安全与否。
因此，研究群伞在稳降阶段的运动特征，对于提高群伞的降落安全性具有重要意义。
本研究采用了ANSYS Fluent软件进行数值模拟，采用ALE方法求解流场方程。
ALE方法是一种将流动方程表达为拉格朗日和欧拉两部分组成的方法。
在ALE方法中，流动区域是被固定的网格所表示，因此可以保证数值计算的精度。
同时，随着时间的推移，流场区域中的网格也会跟随流体的运动而移动，实现了流场的仿真。
在流场方程求解的同时，我们将群伞作为一个壁面边界条件，考虑到其对流场的影响。
研究结果显示，群伞在稳降阶段的运动特征可以被分为两部分：一部分是气动上升力的影响，另一部分则是重力的作用。
在群伞稳降阶段，气动上升力和重力在同一方向，并逐渐减小，直至其方向和大小与重力相等。
此时，群伞的在垂直方向上的加速度达到零，而群伞的姿态则逐渐稳定。
此时，群伞与地面的距离开始逐渐缩小，最终实现着陆。
此外，本研究还分析了不同输入参数（如群伞本身的形状、群伞下方的地形等）对群伞在稳降阶段的影响。
结果显示，在形状相同的情况下，不同的地形会导致群伞与地面的接触时间有所不同；而在地形相同的情况下，不同的形状则会导致稳降阶段持续时间的差异。
这些结果为群伞的设计和着陆区域的选择提供了参考依据。
总而言之，本研究采用ALE方法进行了群伞在稳降阶段的数值模拟，探究了其运动特征。
结果表明，在稳降阶段，气动上升力和重力逐渐减小，达到平衡后实现着陆。
此外，本研究还分析了不同输入参数对群伞在稳降阶段的影响。
这些结果为群伞的设计和着陆区域的选择提供了参考依据，具有较高的理论和实际应用价值。
超声速降落伞系统的气动干扰数值模拟研究
超声速降落伞系统的气动干扰数值模拟研究超声速降落伞系统的气动干扰数值模拟研究随着航天技术的不断发展，超声速降落伞系统的应用越来越广泛。
但是，由于其特殊的工作环境，超声速降落伞系统在高速下降过程中会遭受气动干扰，这会影响其稳定性和精度。
因此，在设计和研发过程中，需要进行精细的数值模拟，以评估气动干扰对系统的影响。
本文旨在对超声速降落伞系统的气动干扰数值模拟进行研究，并提出相应的解决方案。
超声速降落伞系统的工作原理是利用气动阻力使其减速下降，通过控制降落伞的展开和撤销，实现对着陆点的精确定位。
在高速下降的过程中，空气流动会对降落伞产生较大的阻力，同时也会引起复杂的气动干扰。
在进行数值模拟前，首先需要建立准确的数学模型。
我们根据超声速降落伞系统的实际情况，建立了三维的流动场模型，并进行了热力学计算和动量平衡分析，得出了气动力学方程组。
同时，还考虑了非定常性和湍流对流动的影响，采用了基于雷诺平均Navier-Stokes方程的计算方法进行数值模拟。
通过数值模拟，我们发现超声速降落伞系统的气动干扰主要包括三个方面：一是降落伞表面的湍流流动，二是空气强制振动引起的压力波干扰，三是降落伞下方气流的拉扯干扰。
针对这些干扰，我们提出了相应的解决方案。
为减小降落伞表面的湍流流动干扰，我们增加了降落伞的抗扰性能。
采用了为降落伞增加合理的骨架结构和改善材料质量等措施，降低了状况下的抖动程度。
针对空气强制振动引起的压力波干扰，我们提高了气动声学计算的精度，通过优化降落伞形状和增加吸声材料的方法，减小了干扰对着陆精度的影响。
对于降落伞下方气流的拉扯干扰，我们采取了相应的流量稳定措施。
通过增加降落伞下部的气动补偿区域，使气流在该处流动稳定，减少了拉扯干扰。
综上所述，本文对超声速降落伞系统的气动干扰数值模拟进行了研究，并提出了相应的解决方案。
这些方案可以有效减小气动干扰对着陆精度的影响，提高超声速降落伞系统的稳定性和可靠性。
除了在设计和研发过程中对超声速降落伞系统进行气动干扰数值模拟，还需要在实际应用中进行试验验证。
航天器降落伞系统仿真与动力学分析
航天器降落伞系统仿真与动力学分析航天器降落伞系统是航天任务中至关重要的组成部分，它在返回地球大气层时起到减速和稳定航天器姿态的作用。
为了确保降落伞系统能够可靠地起作用，仿真与动力学分析是必不可少的工具。
本文将探索航天器降落伞系统仿真与动力学分析的关键步骤和方法。
首先，为了进行仿真与动力学分析，需要确定必要的输入参数。
这些参数包括航天器的质量、重心位置、绳索长度、降落伞展开时间和风速等。
质量和重心位置的准确度对于系统的稳定性和性能至关重要，因此需要使用精确的测量方法进行确定。
此外，风速的准确度也对系统的表现有着重要影响，因为它会直接影响到降落伞的运动状态。
其次，进行降落伞系统的仿真模型建立。
仿真模型可以基于计算流体力学（CFD）原理进行建立，同时考虑到重力、空气动力学、质量和绳索的力。
通过建立数学模型，可以模拟降落伞的展开、下降阶段和降落过程，并计算降落过程中的速度、位置和姿态参数。
然后，对仿真模型进行验证。
验证是确保模型准确性和可靠性的重要步骤。
通过与实际航天器降落伞试验数据进行对比，可以评估仿真模型的准确性，并对模型进行修正和优化。
这样可以提高仿真模型的预测能力，使其更贴近实际降落伞系统的表现。
在对航天器降落伞系统进行仿真与动力学分析时，还需要考虑各种影响因素的综合作用。
比如，空气湍流、气压和温度的变化会直接影响到降落伞的性能和性能。
此外，降落伞系统在不同的重力环境下也可能表现出不同的性能。
除了基本的仿真与动力学分析外，还可以使用进阶的方法来进一步优化航天器降落伞系统的性能。
例如，可以应用控制理论来设计自适应控制算法，以实现降落伞系统的稳定性和减速性能的最优化。
此外，也可以考虑使用先进的材料和结构设计来提高降落伞的耐用性和抗风性能。
总之，航天器降落伞系统仿真与动力学分析对于确保航天任务的成功非常重要。
通过准确确定输入参数、建立合理的仿真模型并进行有效的验证，可以优化降落伞系统的性能，并提高其稳定性和可靠性。
飞行器降落伞退役性能分析
飞行器降落伞退役性能分析飞行器降落伞是飞行器必备的安全装备之一，常用于宇航员返回、飞机紧急降落等情况。
然而，降落伞的退役性能也是极为重要的，因为任何一个飞行器降落伞间谍安全性能问题都有可能导致灾难性的后果。
本文将对飞行器降落伞的退役性能进行分析，探讨其可能存在的问题。
一、退役性能分析方法飞行器降落伞的退役性能分析通常需要借助于实验设备和数值计算方法。
实验设备包括拖放试验与降落试验两部分。
拖放试验可以帮助我们了解降落伞在空气中的运动特性，降落试验则可以帮助我们评估降落伞的降落性能。
数值计算方法主要包括数值模拟与解析计算两种。
数值模拟可以预测降落伞在不同状态下运动的情况，而解析计算则可以帮助我们验证实验结果和数值模拟的正确性。
二、降落伞退役性能问题在对降落伞的退役性能进行分析后，我们发现存在三个主要问题。
1. 静态不稳定性当降落伞在下降过程中受到摆动或风力的影响时，容易出现静态不稳定性的问题。
这种情况下，降落伞会出现旋转或抖动，降落点也可能会发生偏移。
降落伞的静态不稳定性问题需要通过改进降落伞的设计和制造工艺来解决。
2. 动态不稳定性动态不稳定性是指降落伞在下降过程中，受到空气动力学力影响出现的不稳定运动。
在升力系数超过某个阈值时，动态不稳定性问题通常会出现。
这种不稳定性会导致降落伞的运动变得不可控，增加降落伞对飞行器的危害性。
3. 结构失效降落伞的结构失效是指在降落过程中，由于网织布或撑杆断裂等原因，降落伞无法承受负荷而损坏的情况。
对于宇航员返回飞行器的降落伞，结构失效将会对宇航员的生命安全造成威胁。
三、降落伞退役性能提升措施针对以上存在的问题，我们可以采取以下措施来提升降落伞的退役性能。
1. 优化降落伞的设计和制造工艺，提升降落伞的静态稳定性。
2. 降低空气动力学力对降落伞的影响，提升降落伞的动态稳定性。
3. 在降落伞的承载部件上设置应力传感器，实时监测降落伞的负荷和受力情况，预测结构失效的概率。
轴对称降落伞小迎角稳定下降时流场特性
摘要 根 据 降 落 伞 的 特 点 ， 通 过 伞 衣 零 厚 度 假 设 、伞 轴 对 称 假 设 和 流 场 定 常 假
设 ，建 立轴 对 称 降 落 伞 的 流 体 力 学计 算模 型 。在 ０ ～ ５ 的 小 迎 角 范 围 内 ， 求 解 ＲＮＧ 。 。 （ ｅ ｏｍａ ｚｔ ｎＧｒｕ ） ￡湍 流 模 型 下 的 Ｎ— Ｒ ｎ ｒ ｌａｉ ｏ ｐ ｉ ｏ Ｓ方 程 组 ， 获 得 与 有 关 单 位 试 验 相 吻 合
维普资讯
２０ ０ ７年 ４月
中 国 空 间 科 学 技 术
ＣＨ Ｉ ＮＥＳＥ ＰＡＣＥ Ｓ ＳＣＩ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨ ＮＯＬＯＧＹ
５９
第
Hale Waihona Puke ２ 期 轴 对 称 降落 伞 小 迎 角稳 定 下 降 时 流 场 特 性
蒋崇文 曹义华 苏文翰
在横 向发 生平动 。在 降落伞 回收 的实际 工作 过程 中 ，降落 伞 是在 小
迎 角范 围内缓慢 地摆 动 。根 据 实 际 回收 经 验Ｃ ４，选 定来 流迎 角 范 １］ －
围 为 ０～ ５进 行研 究 。 。 。
２ ２ 建 模 假 设 ．
为建立 轴对称 降 落伞 的流体 力学模 型 ，作如 下三 点假 设 。
变 ，还有 待进 一步 研究 。
从流 体力 学 和结构 力学 上看 ，在 降落 伞 系统 的各个 工 作 阶段 中 ，降落伞 稳定 下 降 阶段 的力学 特 性相 对稳定 。在降 落伞 回收 的实 际工 作 过程 中 ，降 落伞 轴线 与来 流 的夹 角 往 往 不 是 ０ ，降 落伞 是 。 在 ５左右 的小 迎角 范 围内工 作 的 。为 了分 析 小 迎 角对 降落 伞 稳 定 下 降 阶 段 流 场 特性 的影 响 ，以某 。 典型 降落伞 为 例 ，做三 点假设 建 立 流 体 力 学 计算 模 型 ，应 用 ＲＮＧ ￡湍 流 模 型 ，利 用 数 值模 拟 手 段 进 行研究 。通 过分 析 揭示 小迎 角范 围内轴对 称 降落伞 气动 力 特性 的变 化规 律 ，获得 流场 拓扑 结构 的演 变规律 ，得 到 一些对 于 降落 伞设 计研 究具 有工 程 指导 意义 的结 论 ，能 为进一 步研 究 降落伞 流场 的流动 机理 和 流 固耦 合 问题 打下 基础 。
降落伞充满稳定阶段流场数值模拟
降落伞充满稳定阶段流场数值模拟
刘巍;寇保华;葛健全;杨涛;张晓今;张青斌
【期刊名称】《中国空间科学技术》
【年(卷),期】2007(027)001
【摘要】降落伞系统具有非常复杂的动力学特性,为了较精确的计算降落伞气动力,深入研究其流场特性,采用计算流体动力学方法,对某试验用降落伞充满稳定阶段流场进行数值模拟,计算结果与试验数据吻合较好,表明该数值模型可靠,具有较高精度.【总页数】4页(P61-64)
【作者】刘巍;寇保华;葛健全;杨涛;张晓今;张青斌
【作者单位】国防科学技术大学航天与材料工程学院,长沙410073;国防科学技术大学航天与材料工程学院,长沙410073;国防科学技术大学航天与材料工程学院,长沙410073;国防科学技术大学航天与材料工程学院,长沙410073;国防科学技术大学航天与材料工程学院,长沙410073;国防科学技术大学航天与材料工程学院,长沙410073
【正文语种】中文
【中图分类】V2
【相关文献】
1.降落伞稳降阶段的SPH方法数值模拟 [J], 姚向茹;余莉;吴琼
2.轴对称降落伞稳定下降阶段的流场特性 [J], 蒋崇文;曹义华;苏文翰
3.降落伞稳定下降阶段流场的数值模拟 [J], 李晓勇;曹义华;蒋崇文;王健
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5.不同转子构型的部分充满密炼机胶料流场数值模拟 [J], 宋建欣;杨海波;郝英哲;苏江;张立群
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环帆伞稳降阶段织物透气性影响数值模拟
。但由于降落伞伞衣 一 般 面 积 很
大， 受风洞尺寸限制 ， 模型伞小尺寸结构（ 如 微 孔） 的 缩尺效应引起的误差难以估计 ， 因此风洞试验往往只 能适用于面积较小的伞衣 ， 应用非常有限 。 早期对于降落 伞 绕 流 流 场 的 研 究 是 基 于 势 流 理 以此来确立伞 论， Ｒ ｏ ｂ ｅ ｒ ｔ ｓ在这 方 面 做 了 较 多 工 作 ，
２ ０ １ ４ ０ ８ １ ８； ２ ０ １ ４ １ ２ ０ ２ 收稿日期 ： 修订日期 ： 基金项目 ： 国家自然科学基金 （ ） ； 航空科学基金 （ ） １ １ １ ７ ２ １ ３ ７ ２ ０ １ ２ ２ ９ １ ０ ０ ０ １ 作者简介 ： 杨雪 （ ） ， 女， 四川绵阳人 ， 在读硕士 ， 研究方向 ： 人机环境工程 ． ： １ ９ ９ １ Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ １ ２ ８ ７ ２ ４ ５ ２ ５ ８＠ｑ ． ｃ ｏ ｍ ｑ 引用格式 ： 杨雪 ，余莉 ，李允伟 ，等 ．环帆伞稳降阶段织物透气性影响数值模拟 ［ ］ （ ） ： Ｊ ．空气动力学学报 ， ２ ０ １ ５， ３ ３ ５ ７ １ ４ ７ １ ９． ： ／ ２ ０ １ ４． ０ ０ ８ １ Ｙ ｄ ｏ ｉ １ ０． ７ ６ ３ ８ ｋ ｄ ｌ ｘ ｘ ｂ ａ ｎ Ｙ ｕＬ， Ｌ ｉＹ Ｗ， ｅ ｔａ ｌ ．Ｎ ｕ ｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｔ ｈ ｅｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔｏ ｆ ｔ ｈ ｅｐ ｅ ｒ ｍ ｅ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｎｔ ｈ ｅ ｑ ｇＸ， ｙｏ ［ ］ ， （ ） ： ｒ ｉ ｎ ｓ ａ ｉ ｌｐ ａ ｒ ａ ｃ ｈ ｕ ｔ ｅ ｉ ｎｔ ｅ ｒ ｍ ｉ ｎ ａ ｌ ｄ ｅ ｓ ｃ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ａ ｅ Ｊ ．Ａ ｃ ｔ ａＡ ｅ ｒ ｏ ｄ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ａＳ ｉ ｎ ｉ ｃ ａ ２ ０ １ ５， ３ ３ ５ ７ １ ４ ７ １ ９． ｇ ｇ ｙ
锥形降落伞开伞过程流动结构相互作用的数值模拟
在钝物体绕流的实验中 ,无开孔的凹半球壳 的绕流中会随机的产生横向涡 ,使流场变得很不 对称. 同时球壳边缘会产生周期性或非周期性的 脱落涡 ,对半球壳本身造成很大的侧向力和摆动. 文献[ 122 ] 的实验对比中可以看出 ,对于开孔球 壳 ,适当的开孔和足够的开孔度可以降低这种横 向涡的尺度甚至避免这种不对称涡的产生. 降落 伞的顶孔可以明显增加降落伞的稳定性 ,大大减 弱流场的非定常效应[3] . 因此在进行流固耦合时 , 近似的认为降落伞的流场是一个准定常的流动现 象 ,即耦合的每一步计算时 ,都看作是定常流场进 行计算.
Abstract : According to a multi2node model , t his paper has co nst ructed dynamics equa2 tio ns of co nical parachute system to simulate disto rtio n p rocess of t he flexible canop y in t he opening p rocess. By co mbinatio n of dynamics equatio ns code and co mp utatio nal fluid dynam2 ics (CFD) sof t ware , t he fluid2st ruct ure interactio n st udy of t he parachute was carried o ut , and t he change of it s shape and flow flied , inflatio n time , t he rate of decline , t he distant of decline , and ot her relevant data were achieved in agreement wit h foreign research result s.
降落伞系统动力学建模与综合仿真
降落伞系统动力学建模与综合仿真引言：降落伞系统是一种常用的空中投放和人员空降的工具，广泛应用于军事、救援和航天等领域。
为了确保降落伞系统的安全性和可靠性，需要进行动力学建模和综合仿真。
本文将介绍降落伞系统动力学建模与综合仿真的方法和技术。
一、降落伞系统动力学建模降落伞系统动力学建模是指将降落伞系统的运动规律和力学特性用数学模型来描述和表示。
降落伞系统的动力学建模是实现综合仿真的基础。
1.1 降落伞系统的运动规律降落伞系统的运动规律可以分为自由下落阶段和绳索展开阶段。
在自由下落阶段，降落伞系统受到重力和空气阻力的作用，运动状态可以用牛顿第二定律来描述。
在绳索展开阶段，降落伞系统受到重力、空气阻力和绳索张力的作用，运动状态受到绳索展开的影响。
1.2 降落伞系统的力学特性降落伞系统的力学特性包括重心位置、质量分布、降落伞形状、材料特性等。
这些特性对降落伞系统的运动规律和稳定性有着重要影响。
二、降落伞系统综合仿真综合仿真是指利用计算机模拟技术对降落伞系统进行动力学仿真和性能评估。
通过综合仿真可以评估降落伞系统的性能，提出改进方案，优化设计。
2.1 动力学仿真动力学仿真是对降落伞系统的运动规律进行数值计算和模拟，以预测降落伞系统在不同条件下的运动轨迹和速度变化。
通过动力学仿真可以评估降落伞系统的稳定性和控制性能。
2.2 性能评估性能评估是对降落伞系统的性能进行定量分析和比较。
通过综合仿真可以评估降落伞系统的着陆精度、载荷能力、抗风能力等性能指标，为降落伞系统的设计和使用提供参考依据。
三、降落伞系统动力学建模与综合仿真实例为了更好地说明降落伞系统动力学建模与综合仿真的方法和技术，我们以某型号降落伞系统为例进行说明。
3.1 动力学建模根据该型号降落伞系统的特点和参数，我们可以建立降落伞系统的数学模型。
通过考虑重力、空气阻力和绳索张力等因素，可以得到降落伞系统在不同运动阶段的运动规律。
3.2 综合仿真利用计算机仿真软件，我们可以对降落伞系统进行综合仿真。
十字形降落伞不同高度下抛撒的数值模拟
十字形降落伞不同高度下抛撒的数值模拟
李佳;房玉军;程秀忠;徐学强
【期刊名称】《弹箭与制导学报》
【年(卷),期】2012(032)006
【摘要】为了研究十字形降落伞-子弹药系统的气动特性,对降落伞-模拟子弹药系统进行了数值模拟.分别建立降落伞及模拟子弹药的流体力学数值模型,结合动力学方程,给定初始速度,采用变时间步长,设置速度每变化一定值为一个求解点,得到伞衣打开时间以及伞-弹系统从不同高度抛撒后的稳定落速、阻力特征和所经历的时间等.结果表明,十字形降落伞-模拟子弹药系统在不同高度下抛撒达到稳定落速时的阻力特征及所经历的时间基本相同.
【总页数】4页(P55-57,60)
【作者】李佳;房玉军;程秀忠;徐学强
【作者单位】中国南方工业研究院,北京 100089;中国南方工业研究院,北京100089;中国南方工业研究院,北京 100089;中国南方工业研究院,北京 100089【正文语种】中文
【中图分类】TJ013.2
【相关文献】
1.不同界面约束对爆炸作用下液体抛撒影响分析 [J], 吴德义
2.爆炸冲击波作用下液体抛撒不同阶段运动规律分析 [J], 吴德义
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梁俊宇;段宏;孙溧;宋美微
4.不同加载角下十字形柱的承载力与延性分析 [J], 柯江
5.不同飞行高度下超声速来流/射流及其相互作用的数值模拟 [J], 邓放;韩桂来;刘美宽;丁珏;翁培奋;姜宗林
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李晓莠等：降落伞稳定下降阶段流场的数值模拟７
圈３降落伞计算网格图
参数设置如下：
１）选用理想气体模型，气体参数与在气动手册
查得的数据保持一致；
２）在降落伞表磋上应用无滑移酌围壁边界条
件；远场采用压力远场条件；对称面采用对称边界条
件。
３．３计算结果
３．３。
ｌ流场特性
本算例给出了对称面速度矢擞图、对称面等静
压线和对称面流线。
其中，速度矢量图与参考文献
［１］保持一致。
（１）对称面速度矢量图（见图４和图５）：
（２）对称霞等静匿线（觅爨６穰图７）：
（３）对称面的流线（见图８和图９）：
图４８０２７伞对称丽速度矢量图
躐８∞船伞对称面流线匿
８李晓勇等：降落伞稳定下降阶段流场的数镳模耘
蹦９Ｃ一９伞对称疆流线图
３．３．２阻力特性
计算结果见裘ｌ。
表１阻力特性表
底郝巍稳定速度硅绞阻力表露积隰力编号
径／ｍ／（瑚｜／ｓ）／ｍ／Ｎ，蔷系数蚴Ｏ。
７３５ｌＯ．４Ｏ。
１５８４５．７３１．０６Ｏ．６５
＠４．２６５．８Ｏ．４２６７２２．７２Ｓ５Ｏ．６；８
３．４计算结果分析
下面对鞠翦伞进行详细分折：
３．４．１速度矢量图分析
图ｌＯ８０２７伞对称丽速度矢量图
图ｌＯ给出了８。
２７伞对称面速度矢量图右半边放大图，从其中可以明显看到速度方向和速度大小的变化。
由此可以得渤降落伞上方将产生大的分离涡。
３．４．２流线图分析
麸图ｌｌ孛我们秘显鳇器凄在降落伞上方产生了三组涡，这与图ｌｏ反映的现象保持一致。
这３组涡产生的诱导速度改变了流场的簇力分布，导致降落伞上表面压力减小。
这样导致了阻力的增加，是符合降落伞流场规律的。
３。
４。
３阻力分析
图ｌｌ８０２７伞对称面流线图
我们通过阻力系数的计算，作为稳定伞的８０荔伞为Ｏ．６５，而Ｃ一９伞的阻力系数是Ｏ．６８。
其基本上与实验数据棚吻合。
总之，根据速度矢量图翻流线图，我们可以看出降落伞流场基本特性。
从对称面上的速度矢辍图。
我们可以很骥显的看懑降落伞上方漉场有漩涡产生，流场的基本特性与实验和国外文献［２］相同。
主要的阻力诗算缩果表明，结果合理，镌够与工程计算结果相吻合。
４结论
文章通过求解不可蓬流Ｎ—Ｓ方程来模羧降落伞流场，基本上反映了降落伞稳态下降阶段的流场特性，并且褥刭了合理的隘力和阪力系数。
本文尝试利用ＣＦＤ的方法来求解降落伞稳定下降阶段的流场特悭，获取了较为详尽的降落伞流场特性图，真实反映了降落伞稳定下降阶段的流场特性，具有指导工程实践的意义，也为自主开发专用的降落伞流场数值模拟软件打下了基础。
参考文献
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，ｈｌｉｘｅｄ
ＪａＨ地８嘲／１ｈＢｌ～
降落伞稳定下降阶段流场的数值模拟
作者：李晓勇， 曹义华， 蒋崇文， 王健
作者单位：北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京,100083
刊名：
航天返回与遥感
英文刊名：SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING
年，卷(期)：2004,25(2)
被引用次数：4次
1.Cao Yihua;Wang J;Su Y Mixed Jameson/TotalVariation- Diminishing Scheme Applied to Simulating Rotor Airfoil Flowfield 2003(01)
2.朱自强应用计算流体力学 1998
3.Jubaraj Sahu;Gene Cooper Mr Richard Benney.3 - D Parachute Descent Analysis Using Coupled CFD and Structural Codes
4.KEITH R;Stein Richad J;Benney Tayfun Accorsi Fluid- Structure Interactions of a Round Parachute: Modeling and Simulation Techniques 2001(05)
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3.余莉.史献林.明晓降伞充气过程的数值模拟[期刊论文]-航空学报 2007(1)
4.马春生.黄世霖.张金换.杜汇良LS-DYNA的ALE方法在飞船返回舱着落仿真中的应用[期刊论文]-清华大学学报（自然科学版） 2006(8)
本文链接：/Periodical_htfhyyg200402002.aspx。