[發(fā)明專利]一種反映降落傘結(jié)構(gòu)透氣性的氣動性能預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910559401.3
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110334424B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余莉;聶舜臣;趙曉舜;龐昊裴
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/28
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 田凌濤

1.一種反映降落傘結(jié)構(gòu)透氣性的氣動性能預(yù)測方法，用于針對傘衣幅的結(jié)構(gòu)特點分塊作為待預(yù)測對象，并建立計算模型進行氣動性能預(yù)測，其特征在于，包括如下步驟：

步驟A.根據(jù)相對透氣率獲得待預(yù)測對象織物透氣性能的粘性系數(shù)理論值a與慣性系數(shù)理論值b，然后進入步驟B；

上述步驟A中，首先定義待預(yù)測對象織物相對透氣率如下：

式中，v_q為待預(yù)測對象織物透氣量,v表示環(huán)帆傘與氣流之間的相對速度；

然后構(gòu)建待預(yù)測對象織物透氣性系數(shù)與待預(yù)測對象織物相對透氣率之間的數(shù)學(xué)模型，執(zhí)行如下步驟A1至A3；

步驟A1.引入多孔介質(zhì)滲流理論中的Forchheimer公式：

其中，壓差可以表示為：

將待預(yù)測對象織物相對透氣率代入(1)式，得到(3)式，即構(gòu)建待預(yù)測對象織物透氣性系數(shù)與待預(yù)測對象織物相對透氣率之間的數(shù)學(xué)模型如下：

其中，v表示環(huán)帆傘與氣流之間的相對速度，L表示待預(yù)測對象織物厚度，ρ表示流體密度；

根據(jù)多孔介質(zhì)滲透理論，獲得待預(yù)測對象織物透氣性能粘性系數(shù)理論值a與慣性系數(shù)理論值b滿足如下公式：

式中，f₁()、f₂()分別表示織物透氣性能粘性系數(shù)理論值與慣性系數(shù)理論值受織物孔隙率影響的修正函數(shù)，并參考多孔介質(zhì)非線性運動方程來描述，μ表示常溫下流體動力粘度，D表示待預(yù)測對象織物的孔隙直徑，然后進入步驟A2；

步驟A2.根據(jù)多孔介質(zhì)滲透理論，獲得待預(yù)測對象織物透氣性能粘性系數(shù)理論值a與慣性系數(shù)理論值b之間關(guān)系如下，然后進入步驟A3；

步驟A3.將公式(5)代入公式(3)，即得到如下公式(6)：

求得待預(yù)測對象織物透氣性能慣性系數(shù)理論值b，其中，f₃()為以ρ、L、v、為自變量，b為應(yīng)變量的函數(shù)，然后根據(jù)公式(5)，求得待預(yù)測對象織物透氣性能粘性系數(shù)理論值a；

步驟B.根據(jù)待預(yù)測對象織物理論厚度δ與待預(yù)測對象織物預(yù)設(shè)實際厚度e的比值，獲得待預(yù)測對象織物理論實際比例k，然后進入步驟C；

步驟C.根據(jù)待預(yù)測對象織物理論實際比例k，結(jié)合a、b值獲得待預(yù)測對象織物透氣性能粘性系數(shù)實際值a'和慣性系數(shù)實際值b'，然后進入步驟D；

步驟D.按如下公式得到待預(yù)測對象上各區(qū)域面沿法向動量源項S_i，然后進入步驟E；

S_i＝a′v_i+b′|v|v_i

其中，v_i表示待預(yù)測對象上帶預(yù)測區(qū)域沿法向速度分量；v表示環(huán)帆傘與氣流之間的相對速度；

步驟E.分別針對待預(yù)測對象上待預(yù)測區(qū)域法向方向，構(gòu)建透氣域流場模型如下：

式中，ρ為流體密度；t為時間；div()為散度計算函數(shù)；grad為梯度計算；μ為流體粘性系數(shù)；p為流場壓力；x_i為待預(yù)測對象i向坐標，表示偏導(dǎo)數(shù)運算；

同時針對待預(yù)測對象其它區(qū)域，按常規(guī)N-S方程，構(gòu)建一般域流場模型，然后進入步驟F；步驟F.根據(jù)待預(yù)測對象所對應(yīng)的一般域流場模型、以及待預(yù)測對象上各區(qū)域面法向分別所對應(yīng)的透氣域流場模型，開展流場數(shù)值計算，實現(xiàn)待預(yù)測對象氣動性能的預(yù)測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述反映降落傘結(jié)構(gòu)透氣性的氣動性能預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟B包括如下步驟：

步驟B1.按如下公式獲得待預(yù)測對象所對應(yīng)多股射流匯聚區(qū)的長度δ₀，然后進入步驟B2；

δ₀＝5.06D(D₀/D)^0.27

其中，D₀表示待預(yù)測對象織物相鄰兩束紗線中心的間距，D表示待預(yù)測對象織物孔隙的直徑；

步驟B2.根據(jù)如下公式獲得待預(yù)測對象織物理論厚度δ，然后進入步驟B3；

δ＝L+δ₀

步驟B3.根據(jù)待預(yù)測對象織物理論厚度δ與待預(yù)測對象織物預(yù)設(shè)實際厚度e的比值，獲得待預(yù)測對象織物理論實際比例k。