[發明專利]一種環帆傘氣動性能進行優化的方法

有效

• 申請號: 201510036869.6
• 申請日: 2015-01-23
• 公開（公告）號: CN104573265B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 張宇;甘和麟;蔣偉;榮偉
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 安麗

1.一種環帆傘氣動性能進行優化的方法，其特征在于步驟如下：

(1)提取傘繩結點力時間歷程曲線，從t＝0開始沿時間軸正方向查找第一個周期曲線段，該段曲線起始時刻估計值為t_std＝t_std0，時間長度估計值為T_f＝T_f0，取該段曲線的時間均值，記為取[t_std+T_f,t_std+2T_f]曲線段的時間均值，記為若

|Fb‾-Fa‾|Fa‾≤5%]]>

則認為當前t_std即是環帆傘進入穩態周期段的起始時刻且穩態周期段周期為T_f并進入步驟(2)，否則取T_f＝AT_f重復計算上式直至滿足上式條件，若計算過程中若T_f值大于B倍T_f0，則重取T_f＝T_f0，并令t_std＝t_std+T_f，繼續計算直至滿足上式條件；

(2)若傘繩結點力時間歷程曲線包括至少D個周期段，則進入步驟(3)，否則根據T_f延長足夠的數值仿真時長重新進行數值仿真計算以滿足要求，并進入步驟(3)；

(3)判斷氣動性能是否需要優化，若不需要優化，則進入步驟(9)，否則計算傘繩結點力來流方向分量在t＝[t_std,t_std+DT_f]區間內的時間均值與環帆傘中軸線在D個穩態周期內的最大擺角θ_max，并將換算為環帆傘的阻力系數C_D；

(4)獲取環帆傘每環平均壓差和有效投影面積；

(4a)根據每個梯形幅在傘衣幅上的不同位置，將環帆傘傘衣由頂部至裙邊按梯形幅序號劃分為不同的傘衣環；記每環傘衣片單元內外壓差曲線在D個周期內的時間均值為ΔP_i,ele，則環帆傘每環平均壓差ΔP_i為{ΔP_i,ele}的算術平均：

ΔPi=ΣΔPi,eleni]]>

其中i為幅序號，取正整數，ele為單元序號，n_i為第i個傘衣環包含的傘衣片單元總數；

(4b)記每個傘衣片單元的面積矢量為S_ele、來流方向矢量為r_ele，則傘衣環在垂直來流方向平面內的有效投影面積S_i為：

S_i＝∑S_ele·r_ele；

(5)計算每環的有效壓差ΔP_ei：

ΔP_ei＝ΔP_i×S_i；

(6)根據每環有效壓差的不同調整環帆傘局部結構尺寸：

調整方式如下：

(6a)找到最大有效壓差所在的傘衣環的幅序號m；通過減小傘衣環縫、減小月牙縫寬度或更換低透氣量材料的方式減小最大有效壓差在傘衣幅相應位置的透氣量ΔW_l；m的取值小于等于i；

(6b)找到最小有效壓差所在傘衣環的幅序號n，通過增大縫寬、增大月牙縫寬度或更換高透氣量材料的方式增大最小有效壓差在傘衣幅相應位置的透氣量ΔW_m，若最小壓差分布在頂孔附近，則增大頂孔直徑；n的取值小于等于i；

(7)校核傘衣面積與透氣量，若滿足下式則進入步驟(8)，否則減小步驟(6)中參數調整增量，重新按照下式計算直至滿足要求，并進入步驟(8)；

|ΔWm-ΔWl|W≤20%;]]>

其中，W為該次優化前環帆傘結構的總透氣量；

(8)根據優化后的環帆傘結構參數重新進行仿真計算，并進入步驟(1)開始下一步的迭代優化；所述優化后的環帆傘結構參數為步驟(6)調整后的傘衣環縫、月牙縫寬度以及更換的低透氣量材料或者高透氣量材料；

(9)結束。