题目：降落伞充气过程的动态仿真

本文的研究目标是对降落伞充气过程进行动态仿真，主要的工作内容分为工程算法模拟和流固耦合研究两个部分。首先利用工程计算方法建立了有顶孔的平面圆形降落伞的轴向和径向动量方程，使用数值方法计算出选定的降落伞在主充气过程中各种参数的变化，对降落伞的主充气过程进行了动态仿真。在使用动量方程计算出的充气模型的基础上，利用降落伞在各个时间结点时的外形和下降速度等相关数据，采用计算流体力学的方法和准定常假设，对降落伞充气过程中的流场进行了模拟和分析，对降落伞充气过程的机理及流场衍变情况进行了探讨。然后，为摆脱对实验数据的依赖和工程算法的缺陷，对降落伞充气过程的流固耦合动态仿真研究方法进行了探讨。在柔性体变形方面根据降落伞的结构和力学特征，在轴对称假设下创建了伞衣及回收物系统的多结点结构模型。通过考虑应力，重力和气动力的作用效果，建立了用于无气流攻角的平面圆形降落伞充气模拟的多结点结构模型动力学方程组。对开伞过程中的流场变化引入准定常假设，利用SIMPLE算法数值模拟求解k-ε湍流模型下的雷诺平均N-S(Navier-Stokes)方程以获得选定时刻的伞衣表面压力分布。结合多结点模型动力学方程组的解算代码和计算流体力学程序，采用流固耦合的方法对选定的平面圆形降落伞模型的开伞过程进行了动态仿真，得到了开伞过程中降落伞外形和特性的变化。通过结果分析和比较，证明了该研究的可行性，由此发展出了一种用于降落伞充气过程动态仿真研究的新方法。 最后在结果分析的基础上得出了下一步研究的方向——非定常流场计算基础上的降落伞充气过程仿真。