降落伞系统流固耦合数值模拟

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:xinhongwei678
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
降落伞作为航空航天救生系统和减速系统的重要工具,其结构变形快速而剧烈,流场运动复杂而多变,一直是降落伞工程设计人员关注的难点。本文针对降落伞数值模拟方法中的关键问题,提出并发展了一套使用预处理有限体积法、非线性有限元方法、拟固体动网格方法三大模块组合的降落伞流固耦合数值算法。  首先开发了一套预处理全速域粘性流体力学数值计算程序,空间离散方法采用非结构有限体积方法,虚拟时间推进采用LU-SGS迭代算法,物理时间推进采用二阶精度差分方法。对流通量计算格式包括Roe格式、HLLC格式,粘性流动计算的湍流模型采用Spalart-Allmaras一方程模型。针对通量分裂格式和LU-SGS迭代算法进行预处理算法的相关改进并进行算例验证,以得到能够进行降落伞全速域流固耦合流场计算的通用CFD求解器。  其次研究结构非线性有限元理论,开发降落伞膜索动力学数值计算程序。采用褶皱判断和处理算法修正结构中皱褶区域的应力应变,减小织物材料出现压缩应力的非物理解区域。针对降落伞在由折叠到打开的过程中经常出现的碰撞摩擦现象,设计高效的碰撞搜索算法并使用罚函数方法建立碰撞非线性有限元控制方程以进行织物绳索结构的非线性大变形碰撞模拟。通过膜索结构大变形算例验证结构程序和褶皱算法的准确性,通过单伞、集束式降落伞充气碰撞的计算模拟验证碰撞非线性有限元算法的有效性。  最后针对降落伞大变形过程的无规律性和复杂性,采用鲁棒性较高的拟固体线弹性动网格计算方法处理流固耦合模拟过程中的网格自动更新问题。针对本文发展的降落伞流固耦合三大模块,开发各自相应的MPI并行计算程序,分别测试并行效率并组装成为新的降落伞流固耦合模拟并行计算程序。针对C-9型降落伞和ATPS十字形降落伞,应用本文开发的并行程序进行流固耦合数值计算,将得到的呼吸振动以及自由下降动力学特性参数与使用不同方法的参考文献进行对比,验证了本文发展的降落伞流固耦合算法的准确性,说明了该并行仿真程序在预测降落伞外形以及动力学特性方面的能力。
其他文献
随着社会的进步和科技的发展,电力系统的规模也日益庞大,随之而来的一些大范围的电力系统崩溃的事件时有发生,因此,改善和提高电力系统运行稳定性的课题越来越受到人们的关注,在各国研究者们坚持不懈的努力下,有关这方面的研究已经取得了丰硕的成果。本文将预测控制理论的基本原理应用于电力系统的非线性励磁控制研究,提出了分别适用于单机无穷大系统和多机电力系统的非线性励磁控制规律。论文的主要研究工作和取得的成果如下
无轴承永磁同步电机是将磁悬浮技术应用于普通永磁同步电机的一种新型电机,定子上有悬浮绕组和转矩绕组,通过解耦控制能够实现无轴承电机旋转和转子稳定悬浮,因此具有磁轴承和永磁同步电机的优点。从而使其在航空航天、生物医药、半导体制造等特殊领域具有广泛的潜在应用前景。随着微电子技术的迅猛发展,数字信号处理器技术也得到迅速的发展,使得研制高速高精无轴承电机控制系统成为可能,推动了无轴承电机应用研究。本论文首先
在国网公司推行“三集五大”体系建设的大环境下,阿拉善电业局于2012年年初,作为内蒙古电力(集团)有限责任公司调控一体化第三批试点建设单位,全面开展调控一体化建设工作。多年以来,阿拉善地区电网存在电源单一,输电线路长,变电站分布散,路途遥远,运行维护人员缺员严重,工作超时且劳动强度大等问题。随着新建变电站陆续投入运行,变电站的合理高效运维将对电网安全稳定运行起着至关重要的作用。笔者作为阿拉善电业局
压电主动约束层阻尼结构很好地结合了振动主动控制和振动被动控制各自的优点,是一种非常有效的主被动混合振动控制技术。而且,由于压电材料兼具正、逆压电效应,使得压电约束层不
先进复合材料结构因具有较高的比强度和比刚度以及良好的抗疲劳性和成形工艺性,被广泛应用于航空、航天、建筑、交通等方面。但同时复合材料在物理和机械性能方面表现为各向
钢纤维混凝土是近年来发展起来的一种新型建筑材料,是在普通混凝土中掺入适量的钢纤维而形成的可浇筑、可喷射成型的一种新型复合材料。除抗压强度外,它的各项物理力学性能都
复合材料不仅是一种比强度、比模量高的材料,而且是在一定范围内可自由改变其性能的材料,以达到结构设计与材料设计的高度统一,充分发挥其效能。作为飞机结构的基本元件—复合材