降落傘
關注創建者：追風少年62 創建時間：2021-02-17
降落傘的視頻教程
降落傘開傘流固耦合仿真
課程介紹： 降落傘、傘繩與流體域的幾何建模、網格劃分方法，傘繩與傘衣的連接設置； 基于ALE的流固耦合方法對降落傘開傘過程進行仿真； 包含材料設置，單元特性設置、set創建、流固耦合關鍵字設置的整個過程； 總結從建模到后處理整個流程的仿真思路； 對學員的幫助： 學會CATIA建立折疊傘的過程； 掌握Hpermesh流固耦合網格劃分，共節點連接設置方法
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hypermesh-dyna流固耦合--降落傘仿真
在hypermesh的dyna模板下對降落傘進行風洞試驗仿真。在課程中對流固耦合關鍵字進行了詳細講解，并展現了不少對初學者有用的小技巧。有相關問題可在平臺中向我咨詢。 通過本課程可以學到以下內容 1、如何實現無限質量的空氣噴射 2、無反邊界條件設置 3、降落傘風洞試驗的詳細設置 4、流固耦合關鍵字如何建立
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降落傘的實例教程
超音速降落傘在航天工程中有著廣泛地應用。 中國第一次登陸火星的天問一號探測器于2021年5月15日在烏托邦平原的南部預定著陸區降落。 其中，最難的便 是降落 傘著陸過程。 超音速降落傘技術是減速環節中最難的一步，在使用降落傘時必須確保在低動壓、低音速、低動壓的情況下，而這個過程容易出現開傘困難、開傘不穩等狀況。 因此，采取合理的解決方式十分重要。 可利用XFlow軟件模擬流體運動，Abaqus軟件模擬降落傘的受力和運動，兩者結合來模擬真實情況下超音速降落傘的流固耦合運動。 下圖為數值模擬結果。
（1）當馬赫數為1.5時，超音速降落傘流固耦合數值模擬渦量變化結果：
（2）當馬赫數為0.3時，超音速降落傘流固耦合模擬結果流場變化結果：
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展開 1項目背景
降落傘作為一種氣動減速裝置，由于具有重量輕，體積小，穩定減速效果好，加工方便以及成本低等優點，在國防科學、民用技術及航空體育運動等領域中均得到了廣泛地應用。降落傘開傘充氣過程是一種快速大形變狀態下結構動力學與流體動力學耦合的復雜問題。首先，由于降落傘是個柔性織物透氣體，它在開傘過程中經歷了急劇的結構大變形，這是一個幾何非線性與材料非線性并存的瞬間大變形結構動力學問題。其次，傘衣內外的流場十分復雜。傘衣內部流動是顯著的湍流狀態；而傘衣外部，流場則存在著嚴重的分離現象；同時還有部分氣流透過傘衣織物。再次，在充氣過程中，傘衣的結構變形與傘衣周圍的流場變化的相互耦合也是十分復雜的。如：變形、透氣性影響了傘衣周圍壓力場的變化，而壓力場的變化反過來又對傘衣形狀產生影響，由此形成了一個復雜的、相互作用的過程。
總之，應該建立何種合適的數學模型來對其氣動力進行分析，還一直是困擾降落傘理論研究的一個難點和盲點問題。本文應用基于ALE（Arbitrary Langrangian Eulerian）的ESI流固耦合方法，對降落傘的開傘過程進行仿真分析，得到其充滿狀態與開傘動載隨時間變化規律，為降落傘的設計提供參考依據。
2模型建立
2.1折疊傘衣建模
折疊傘衣建模如圖1所示，傘衣上截面和下截面分別建立對應的傘幅，傘面依次填充即可，在建模過程中要保證上截面和下截面線性過渡。
圖1 折疊傘衣建模
2.2 網格劃分
幾何共分為傘衣、傘繩、動力源和空氣域四部分，最終劃分的網格如圖2所示。
展開 計算結果展示如下：
圖3 不同時刻降落傘充氣狀態（0s；0.3s；0.6s；1s）
降落傘充氣展開視角1
降落傘充氣展開視角2
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降落傘充氣過程的仿真結果及分析
4.1 降落傘充氣過程的數值模擬
4.1.1單降落傘充氣展開過程
本案例演示在ANSYS 18.0環境下，CFX+Mechanical求解降落傘流固耦合的基本操作流程。
問題描述
本案例要計算的模型如下圖所示，為典型的降落傘流固耦合問題。演示如何通過CFX
+
Mechanical，模擬薄膜一類的對象的受力和變形。代表降落傘傘衣的薄膜假設為彈性材料，因為Mechanical暫時沒有纖維材料模型。降落傘系留的載荷為一個流線體外形（如果采用鈍頭體外形，則產生的尾流將會與降落傘干擾，導致流場收斂困難以及周期延長，不適合立竿見影的演示內容）。
案例所需的文件為Spaceclaim格式幾何文件，已經集成在sc_parachute.wpbz文件中，下載鏈接：http://pan.baidu.com/s/1mhZuZP2 密碼：lbut
啟動Workbench
打開sc_parachute.wpbz工程文件后，可以看到工作區由Static
Structural，CFX和System Coupling組成，Static
Structural的Geometry和CFX的Geometry相連，CFX的Setup和System Coupling的Setup連接。
幾何準備
把幾何部件按照Mechanical/Structural和CFX/Fluid分類為獨立的part；
把傘衣曲面（Surface）復制到Fluid中，如圖。在SpaceClaim中，要把“Share Topology”設為“Merge”，這樣當Structural部分開始生成網格時，對應的Fluid中的傘衣曲面就會從Structural中分離出來。
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3.應急處置：輕型和小型無人駕駛航空器在飛行過程中遇到突發狀況時，應具有懸停/空中盤旋、返航、降落、開傘等一種或多種處置能力,遇到導航失效情況，應向無人駕駛航空器操作員提供通知或警告。
4.結構強度：在承受各種規定的載荷狀態下具有足夠的強度和剛度,無人駕駛航空器結構不產生有害變形;在承受最大起飛重量的1.33倍的載荷時，無人駕駛航空器的主要承力結構不被破壞。
上期我做了個水火箭，由于降落傘在上升階段提前打開，而后纏繞在箭體上，就讓上升的火箭，變成了下落的導彈，而且飛行高度受到很大影響，最后只飛了78米。
我不甘心，決定再次嘗試。詳細檢查了箭體，經過加壓測試后動力艙完好無損，看來我做的動力艙還挺結實的。
只有頭部的整流罩和降落傘艙摔壞了。
比預想得低了些，回來后仔細回看視頻分析原因，是由于降落傘打開早了，在上升階段傘已經打開，既阻礙了向上飛行，又導致箭體下落時直接沖進傘腔里，降落傘無法正常工作。
我設置的是5秒打開降落傘，實際在空中2秒就開了，會不會是因為氣流沖擊等原因后續還需要詳細分析。對于我的首飛，就這樣啦，以后有機會再給大家飛。
超音速降落傘在航天工程中有著廣泛地應用。 中國第一次登陸火星的天問一號探測器于2021年5月15日在烏托邦平原的南部預定著陸區降落。 其中，最難的便 是降落 傘著陸過程。 超音速降落傘技術是減速環節中最難的一步，在使用降落傘時必須確保在低動壓、低音速、低動壓的情況下，而這個過程容易出現開傘困難、開傘不穩等狀況。 因此，采取合理的解決方式十分重要。
解決該問題的主要思路是：應用計算流體動力學模擬降落傘的流場特征，通過結構有限元法模擬降落傘的結構特性，然后把兩者通過迭代耦合的方式結合起來，完成降落傘的數值模擬。本案例采用有限元分析軟件LS-DYNA來求解分析降落傘的充氣過程。
首先建立傘衣幾何模型，初始狀態設定為半折疊狀態，如圖1所示，將其保存為stp格式并導入Hypermesh中進行前處理。
對于翼傘系統操縱過程的動力學機理問題研究一直是降落傘領域的關鍵技術和熱點問題。
本文基于 Structured ALE（S-ALE）流固耦合方法對翼傘后緣偏轉過程進行動力學建模和仿真分析。研究翼傘三維模型后緣偏轉過程、傘衣結構場和周圍流場的時變演化規律及分布特性，為進一步指導大型翼傘精確空投系統的飛控系統設計和技術應用提供參考。
/c13922
否
電機振動噪聲分析
https://www.yqgqt.org.cn/video/c14735
否
Fluent讀取Maxwell磁場數據
https://www.yqgqt.org.cn/video/c189061
否
降落傘開傘流固耦合仿真
降落傘充氣過程的仿真結果及分析
4.1 降落傘充氣過程的數值模擬
4.1.1單降落傘充氣展開過程
飛行器著陸方式設計為自主式，飛行器在火星大氣層中自動轉向，展開降落傘，并采用了一種空中起重機方式，把直立的火星探測器漫游者用繩子拉下來，讓它的輪子在火星上著陸。在不到一年的時間里這次令人驚奇的著陸方式，好奇號已經達到了它的主要科學目標，并繼續在火星巖石中鉆取樣品，通過分析儀器內的車載試驗室分析樣品的化學成分。
跟隨他們的腳步，澳大利亞國立大學（ANU）火箭隊的學生正在積極努力開發一種能夠通過外層空間邊界并在返回時通過降落傘安全回收的火箭。ANU Rocketry成立于2018年，旨在參加澳大利亞大學火箭競賽（AURC），其成員僅發射了商用固體燃料推進火箭。
固體火箭發動機由于其相對易于操作、儲存和降低的復雜性，通常用于業余和大學校際級別。
