空投货台摆荡阶段流体-固体耦合建模分析

汤健华,钱林方,徐亚栋

(南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094)

空投货台摆荡阶段流体-固体耦合建模分析

汤健华,钱林方,徐亚栋

(南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094)

为获得空投货台摆荡阶段的精确动力学响应,考虑货台大幅度摆荡对空气产生的非定常效应,基于平衡点法构建了空投吊挂系统多体动力学模型,并采用基于ALE格式的有限体积法建立了空气流场模型,在此基础上推导建立了非定常流动作用下的货台-空气流体-固体耦合分析模型。通过数值算例研究:验证了该多体动力学模型的鲁棒性和正确性;明确了层流非定常模型能较好地描述流体对平板的作用力,可用于空投货台摆荡阶段的流场分析;对比指出通过流体-固体耦合分析得到的非定常流动气动力显示出震荡特性,而定常流动假设模型会给货台带来类似粘滞阻尼的特性,其减速效果要比非定常流动模型强烈。

流体力学;非定常流动;平衡点法;空投货台;流体-固体耦合

DOI:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.01.021

0 引言

当空投货台从机舱拉出以后,空投货台在自身重力、初速度作用下进行落体运动,同时降落伞随着货台及牵引伞的作用拉出伞包并开始充气,空气对降落伞的气动阻力通过吊挂连接绳索传递到货台上,使货台瞬时减速,并在空中进行大范围的摆荡,其结构示意图如图1所示。在周围空气的作用下,货台动能以加速货台周围空气运动的形式耗散,最终货台平稳下降。这个过程称为空投系统的摆荡阶段,在此期间伴随有强烈的空气流动,货台经历大幅度的位移、翻转和速度突变,可能对空投物资产生损害。……