降落伞充气流场研究：形态演变与影响因素

本文主要探讨了降落伞充气过程中伞衣外形及流场变化的详细研究。作者张红英、刘卫华、秦福德和童明波，来自南京航空航天大学航空宇航学院，通过建立计算流体力学与结构动力学耦合模型，对某平面圆形降落伞进行了深入分析。他们选择该伞作为研究对象，是因为它具有典型的结构特征和充气时的受力特性。 在研究过程中，他们利用七孔探针对充满状态的绕流流场进行了精确测量，并将试验数据与计算结果进行对比，发现两者在拓扑结构和压差系数上具有良好的一致性，验证了所选用的数学模型的可靠性。研究着重揭示了降落伞充气阶段的动态过程：在初始阶段，伞衣呈现较为光滑的直筒形状而非通常认为的喇叭形；随着充气的进行，空气首先集中于伞顶，随后向下扩散，直至伞衣完全展开。 当伞顶孔打开后，伞衣的透气性对流场产生了显著影响。虽然透气性对伞衣内部的滞止压力影响相对较小，但对外部流场的结构却有明显作用，进而影响伞衣表面的压力分布。特别地，对于带有伞顶孔的平面圆形降落伞，伞衣尾部会经历气流分离，形成两个方向相反的漩涡。随着伞衣直径的扩大，分离区域扩大，主流对漩涡区的剪切效应增强，导致外部漩涡增大，而内部漩涡则被挤压到靠近伞顶的位置。 文章指出，降落伞的充气过程对安全性和稳定性至关重要，但由于充气时间短暂，传统的实验研究难以捕捉到这一动态过程中的所有细节。因此，数值模拟成为一种有力的补充手段，可以深入理解伞衣内外复杂的流场变化，这对于降落伞设计和性能优化具有重要意义。 本文的关键词包括降落伞、充气过程、流场、数值模拟，以及中图分类号V244.216和文献标识码A，这些都强调了研究的焦点和价值。这篇论文提供了一个深入探究降落伞充气期间物理现象的方法论框架，对于提升降落伞设计和飞行性能的理解具有较高的学术价值。