[发明专利]一种考虑织物透气性的降落伞气动性能分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种考虑织物透气性的降落伞气动性能分析方法，属于航空救生技术领域。

背景技术

透气性是织物重要的材料属性，在降落伞工作过程中，织物透气性对降落伞气动性能影响很大。在大多数情况下，降落伞气动性能分析通常不考虑织物透气性，采用基于计算流体动力学方法通过求解N-S方程对降落伞气动性能进行分析，但存在较大的误差（可以参考：McQuilling M,Lobosky L,Sander S.Computational Investigation of Flow Around a Parachute Model.Journal of Aircraft,2011,48(1):34-41.或Noetscher G,Charles R D.Benchmarking Bluff Body Aerodynamics.AIAA2011-2607,2011.）。因此针对织物透气性的数值模拟，国内外学者做了初步研究，现有ALE方法考虑织物透气性能，但误差较大（Aquelet N,Wang J,Tutt B A,et al.Euler-Lagrange Coupling with Deformable Porous Shells,ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference.Vancouver,BC,Canada,2006,23–27.）。后来又有学者采用多孔介质模拟织物透气性，计算精度虽然得到了提高，但仅仅模拟一维方向透气性，主要适用于简单平面织物透气性模拟，针对外形复杂的三维降落伞绕流计算较难收敛，没有得到广泛应用（可以参考：伞衣织物透气性计算方法，发明专利申请号：CN101727541A）。目前，工程上迫切需要一种可以有效并准确考虑织物透气性的降落伞气动性能分析方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对降落伞工作过程中存在气流透过织物表面这一现象，提出一种考虑织物透气性的降落伞气动性能分析方法。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案：

一种考虑织物透气性的降落伞气动性能分析方法，步骤如下：

步骤一：根据织物透气性试验数据拟合出该织物透气性能公式，获得透气性能参数；

步骤二：将透气性公式中的表征透气性能的粘性系数和惯性系数，换算成一阶阻力系数和二阶阻力系数，自定义动量源项，具体如下：

首先，定义两个换算参数，一阶阻力系数C₁和二阶阻力系数C₂，其计算方法如下

C1=a·hfh,C2=b·hfh---(1)]]>

其中，a、b为透气性能参数，a为粘性系数；b为惯性系数；h_f为沿织物表面法向的渗透域平均厚度，h为织物实际厚度；

其次，自定义附加单位动量源项：

S_i=-C₁v_i-C₂|v|v_i    （2）

其中，S_i是i向的动量源项；v_i为i向速度分量；v是速度矢量，|v|为速度矢量的模，i=1,2,3；

步骤三：根据织物外形建立渗透域网格及包围渗透域的一般流场域网格，然后进行降落伞绕流计算，在渗透域网格内采用带有自定义动量源项的N-S控制方程进行求解，而除织物以外的流场域网格采用一般的N-S控制方程求解，其中在渗透域网格内的绕流计算求解过程具体如下：