快速大形变状态下的流体－结构耦合计算方法及在降落伞开伞过程的应用研究

采用计算流体力学(CFD)对降落伞开伞充气过程进行理论计算；通过实验为理论计算提供计算参数及对计算结果进行验证。具体思路是：采用固定的欧拉非结构网格划分流场计算区域，同时将伞衣结构看作是浸入流场中的薄膜结构，且在空气区域内欧拉网格中运动；由伞衣的弹性系数、阻尼系数等计算参数建立伞衣的质点弹簧阻尼模型（MSD），将CFD和MSD耦合起来，并在此耦合模型的基础上进行联立求解，其中流体-结构交界面的边界条件由AMIOM方法对网格随伞面边界做自适应变形，并引入IOM而形成精确的流体结构界面条件；最终导出伞衣形状、压力、速度之间的关系。本项目的实验研究分为两部分：一是对开伞过程进行风洞测试，它包括流场显示并用高速摄相机拍摄开伞整个过程中伞衣形状的动态变化情况，以及用PIV技术和七孔探针对绕伞衣的流场进行测量；二是对伞衣进行结构性能试验，主要测量伞衣的弹性系数和阻尼系数，以此作为MSD模型的计算参数。