降落伞初始充气阶段数值模拟：理论与实验验证

本文主要探讨了降落伞初始充气阶段的数值模拟方法，针对降落伞的结构特性和充气过程中的力学行为，作者以一个平面圆形降落伞为研究对象，构建了一个结合计算流体力学（CFD）与结构动力学的耦合模型。该模型特别关注了充气过程中折叠伞衣的展开过程，通过建立更为精确的初始充气阶段伞衣质点的结构和受力方程，考虑了流场的准定常变化。 在模拟过程中，研究人员采用RNG κ-ε湍流模型来处理雷诺平均Navier-Stokes（RANS）方程，通过Simple算法进行数值求解，以获取伞衣张开部分与折叠部分交界处的压差系数。这种数值模拟方法能够细致地分析伞衣在不同状态下形态的变化，尤其是充气初期阶段，伞衣展开部分呈现出较为平滑的立筒形状，而非传统的喇叭形，这与实验观测结果有较好的一致性。 研究发现，随着充气时间的增长，伞衣的投影面积表现出线性的变化趋势，且数值模拟的结果与实际测量的数据接近。这一发现对于理解降落伞在初始充气阶段的动态行为具有重要意义，对于设计优化降落伞的充气性能以及确保其在空降过程中的稳定展开有着直接的应用价值。 关键词集中在降落伞、初始充气、流固耦合、数值模拟等核心概念上，这表明了本文的学术定位和研究重点。此外，文章引用了中图分类号V244.2和V445，表明了它在工程技术和航空工程领域的学术定位，文献标识码A则表明了其是经过同行评审并被认可的研究成果。这篇论文提供了一种有效的数值工具，用于预测和优化降落伞的初始充气性能，对于提升降落伞设计的精度和效能具有重要的科学价值。