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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
降落伞作为一种空中安全救生和稳定减速装置，以其具有的重量轻、体积小、减速效果好的优点，在航空、航天、兵器、体育运动以及救灾等领域已经得到广泛的应用。 降落伞工作过程中，由于其伞衣由柔性织物组成，来自流场中的气动力非常容易使伞衣变形，伞衣的这种结构变化会使其周围的流场发生改变，进而使作用于伞衣的气动力发生变化，导致柔性伞衣再变形。该过程是伞衣结构变形与伞衣周围流场变化相互耦合的过程。 根据降落伞的空气动力特性，可以将降落伞分为两大类。一类是主要表现为阻力特性的常规降落伞，另一类是既表现阻力特性也表现升力特性的翼伞。常规降落伞中常见的有平面圆形伞、锥形伞和半球形伞等；翼伞中常见的为冲压翼伞。 常规降落伞的开伞过程包括拉直阶段、充气阶段和稳定阶段。其在稳定阶段的各项性能，直接关系到空降人员和空投物资的安全，对该阶段的研究主要包含两个方面的内容，即降落伞的稳定性和在其稳定状态下所具有性质的研究。其中对降落伞稳定状态下所具有性质的研究，不仅对降落伞的稳定性分析有所帮助，还能为降落伞充气过程的一些工程算法提供必要参数；翼伞工作过程主要包括拉直阶段、充气阶段、滑翔阶段和雀降着陆阶段。对翼伞滑翔阶段气动性能的研究，能够最为直接地评定翼伞的基本性能。 基于以上分析，本文针对常规降落伞稳定下降状态所具有的性质和翼伞滑翔阶段的气动性能进行了相应研究。具体的研究工作主要包含以下五个方面： （1）根据降落伞流场特性，确立了本文降落伞流场模拟的控制方程。通过对流场计算区域及控制方程离散化方法、离散后的方程组计算方法和湍流模型等方面的讨论，结合降落伞轴对称情况的流场数值模拟过程进行了一般性论述。经过分析对比，确立了本文流场模拟的基本方法：采用有限体积法，利用SIMPLEC算法求解剪切压力传输SSTk-ω湍流模型下的雷诺平均N-S方程。并通过流场模拟软件和实验研究对该方法进行了对比验证。 （2）针对常规降落伞稳定下降状态，建立了适用于平面圆形伞、锥形伞和半球形伞的结构数值模拟方法，该方法通过Fortran程序语言实现。该程序对于伞衣幅中线上伞衣内外压力系数差的输入，具有工程经验值常数输入和离散参数输入两种模式。以平面圆形伞和锥形伞为例，利用工程经验值常数输入模式，分析了它们在稳定下降状态所具有的性质，验证了该方法的可行性和有效性。利用该方法，还分析了锥形伞参数变化所产生的影响，分析结果能为其工程实际提供较为实际的参考性意见。 （3）基于流固耦合思想，提出了一种适用于常规降落伞稳定下降状态伞衣结构和流场耦合计算的数值模拟方法。该方法利用前述自编结构模拟程序的离散参数输入模式和流场模拟软件相结合的方式实现。以半球形伞为例，阐释了流固耦合思想在常规降落伞稳定阶段数值模拟上的实现，同时，检验了半球形伞结构程序的有效性。模拟结果可为降落伞初步设计提供更为合理的设计依据。 （4）针对翼伞中的冲压翼伞，同样采用SIMPLEC算法求解剪切压力传输SSTk-ω湍流模型下的雷诺平均N-S方程的方法对其流场进行了模拟，通过流场模拟结果和已有实验数据对比的方式，阐释了冲压翼伞的二维和三维情况下的气动性能及部分规律，阐释结果能为冲压翼伞研究提供最基本的气动认识。 （5）为了对降落伞的流场特性更进一步认识。利用流场拓扑分析理论，针对耦合计算所得的半球形伞流场进行了拓扑分析；针对冲压翼伞流场数值模拟结果，对其二维和三维流场特性进行了分析，讨论了部分工程关心计算结果与流场参数的关系。 |
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发表于 2022-8-27 09:16:06
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