氣球
關(guān)注創(chuàng)建者：浮空飛行器 創(chuàng)建時(shí)間：2021-04-10
氣球的視頻教程
ABAQUS-兩個(gè)氣球擠壓模擬（Fluid cavity）
本案例基于ABAQUS/Explicit模擬了兩個(gè)充氣氣球之間擠壓過程，采用軸對(duì)稱模型，氣球內(nèi)采用Fluid cavity設(shè)置氣體壓力，F(xiàn)luid exchange 設(shè)置兩氣球的氣體互通交換，F(xiàn)luid cavity不支持多核運(yùn)算。輸出兩氣球內(nèi)氣壓變化，氣球體積變化曲線。
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氣球的實(shí)例教程
此外，氣球還可以在增強(qiáng)導(dǎo)航系統(tǒng)中發(fā)揮作用。
根據(jù)Manfred von Ehrenfried最近出版的一本名為《平流層氣球:太空邊緣的科學(xué)與商業(yè)》的教科書所言，“Thunderhead”氣球系統(tǒng)是可操縱的，可以獨(dú)立飛行，也可以集群飛行。Thunderhead是一個(gè)帶有吊艙的超高壓氣球(SPB)，吊艙中包括有效載荷、飛行系統(tǒng)和太陽能電池板。氣球由聚乙烯組成，本身為南瓜狀。該系統(tǒng)有兩種配置: 64000立方英尺體積的Thunderhead 200 SPB或400000立方英尺的400 SPB,。200 SPB的最大高度為50,000至60,000英尺，而400 SPB的最大高度為92,000英尺。
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氣球飛過美國(guó)東部的軌跡
在主氣球內(nèi)，有一個(gè)更小的氣球，稱為副氣囊。副氣囊可以起到調(diào)節(jié)高度的作用，是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的中心部件。用一個(gè)泵把空氣注入氣球，使氣球可以調(diào)整其重量以上升或下降。操作人員雖然不能直接控制航向或速度，但高度的變化以及實(shí)時(shí)天氣測(cè)量可以使氣球利用不同高度的風(fēng)模式來導(dǎo)航，包括長(zhǎng)時(shí)間停留在特定區(qū)域。根據(jù)Ehrenfried的說法，其飛行時(shí)間可以超過30天。
RAVEN AEROSTAR
RavenAerostar的一個(gè)Thunderhead氣球
Raven Aerostar在2020年7月制作了一個(gè)簡(jiǎn)短的視頻，如下所示，解釋了Thunderhead的能力，強(qiáng)調(diào)了其在爭(zhēng)議空域的極高高度駐留能力。該公司強(qiáng)調(diào)，通過將氣球聯(lián)網(wǎng)，他們可以在一個(gè)非常大的區(qū)域提供長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的持久服務(wù)。在軍事和情報(bào)方面，包括先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)能力，以及攜帶先進(jìn)的雷達(dá)傳感器、電子情報(bào)收集系統(tǒng)、電子戰(zhàn)、光學(xué)有效載荷等能力。
展開 圖文獎(jiǎng)賞
以色列航空航天工業(yè)公司(IAI)的高可用性系留氣球系統(tǒng) (HAAS)
彼得-洛布納，2023 年 6 月 19 日
1. 簡(jiǎn)介
以色列的高可用性系留氣球系統(tǒng)（HAAS）是由以色列航空航天工業(yè)公司（IAI）的埃爾塔分部與以色列空軍（IAF）、以色列導(dǎo)彈防御局（IAF）和以色列空軍（IAF）合作開發(fā)的。
組織 (IMDO)和美國(guó)導(dǎo)彈防御局 (MDA)
HAAS 的設(shè)計(jì)目的是對(duì)巡航導(dǎo)彈、武器化無人機(jī)和其他空中威脅等低空威脅發(fā)出預(yù)警。它在功能上類似于美國(guó)的JLENS（聯(lián)合對(duì)陸攻擊巡航導(dǎo)彈防御高空網(wǎng)狀傳感器系統(tǒng)）航空系留氣球系統(tǒng)，該系統(tǒng)已于2017年被取消。
安裝了機(jī)載雷達(dá)的 HAAS 系留氣球停泊在停泊平臺(tái)上
資料來源：《防務(wù)郵報(bào)》（2022 年國(guó)防郵報(bào)》（2022 年）
2. HAAS 的一般描述
HAAS 系留氣球全長(zhǎng) 117 米（384 英尺），是世界上最大的系留氣球之一。它是由美國(guó) TCOM 公司開發(fā)和制造的 117M 型戰(zhàn)略系留氣球。它比 TCOM 的 74M 型（74 米/242.8 英尺）戰(zhàn)略系留氣球大得多，后者用于類似的美國(guó) JLENS 系留氣球項(xiàng)目。在 JLENS項(xiàng)目中，74M 型系留氣球可將 3175 公斤（7000 磅）的有效載荷運(yùn)至 3048 米（10000 英尺）的作戰(zhàn)高度。117M 型航空系留氣球可攜帶更大的有效載荷，達(dá)到更高的運(yùn)行高度。
TCOM 117M系留氣球的一般特性
HAAS系留氣球上的主要傳感器是Sky Dew先進(jìn)雷達(dá)系統(tǒng)。雷達(dá)天線、相關(guān)電子設(shè)備和通信系統(tǒng)安裝在系留氣球壓力穩(wěn)定氣體外殼下的一個(gè)大型充氣織物擋風(fēng)罩內(nèi)。
展開 今天的主題是用XFlow與Abaqus聯(lián)合仿真氣球充氣膨脹的過程。氣球一般使用橡膠材料制作而成，厚度非常薄，所以在進(jìn)行充氣時(shí)，氣球會(huì)迅速膨大，同時(shí)伴隨著氣球的壁厚厚度變得更薄。吹氣球的過程是一個(gè)典型的流固耦合作用的過程，今天CAE從業(yè)者就來模擬一下吹氣球。
腦子開個(gè)小差，各種顏色各種圖案的氣球，是小盆友們的最愛啊，大盆友們也愛不釋手啊，對(duì)提高人們的幸福感很有幫助，這個(gè)小差開得離主題太遠(yuǎn)了，趕緊回去。
先在Abaqus里建立一個(gè)氣球，像個(gè)沙錘，不過就這樣吧，建模能力有限，不深究像不像了。采用shell單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格，保存網(wǎng)格文件導(dǎo)入XFlow中，XFlow結(jié)構(gòu)耦合方式改為Two way(雙向)，設(shè)置相應(yīng)的邊界條件進(jìn)行仿真。
中間仿真過程的技術(shù)細(xì)節(jié)比較多，有興趣的小伙伴們可以去學(xué)習(xí)CAE從業(yè)者的視頻教學(xué)課程深入研究，或者和CAE從業(yè)者進(jìn)行探討，這里不做展示。直接來看模擬吹氣球的動(dòng)畫吧。本案例提供有償教學(xué)，有興趣的讀者可聯(lián)系CAE從業(yè)者。原創(chuàng)不易，敬請(qǐng)支持。
展開 前言
在本文中，我們將使用VPS軟件(pam-crash)，模擬吹氣球的過程，其中涉及到以下幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)：
1、材料問題，氣球是橡膠超彈材料，如何定義這種材料。
2、兩種方法，
方法一，將氣體流入簡(jiǎn)化為均勻壓力載荷；
方法二，使用均壓氣囊法。這種方法與安全氣囊方法一致，從本方法中，大家可以學(xué)習(xí)安全氣囊建模的方法。
材料卡片
氣球網(wǎng)格為2D網(wǎng)格，材料對(duì)應(yīng)的也需要采用2D材料。氣球的實(shí)際材料為橡膠，具有超彈材料的特性，因此本文選用了mat_121。
氣球材料卡片及材料參數(shù)
材料mat_121是一個(gè)粘彈性材料本構(gòu)模型，它采用的是Maxwell方程。Maxwell模型通過一個(gè)彈簧單元和一個(gè)阻尼單元串聯(lián)形成。
Maxwell材料模型
對(duì)于Maxwell模型，有以下關(guān)系：
在應(yīng)變保持不變的基礎(chǔ)上，應(yīng)力會(huì)逐漸變小趨向于0，這種現(xiàn)象我們稱之為應(yīng)力松弛。Maxwell模型能夠較好地表征橡膠的應(yīng)力松弛行為。
邊界條件設(shè)置
氣球吹起膨脹的過程，實(shí)際上是將氣體吹入氣球內(nèi)部，內(nèi)部壓力增大，向外膨脹的過程。因此，我們可以通過兩種方法來模擬這一過程，方法一是一種簡(jiǎn)化的方式，既然本質(zhì)上是壓力增大，我們可以將模型簡(jiǎn)化為表面壓力；方法二是采用均壓安全氣囊法，該方法與實(shí)際情況更加匹配。當(dāng)然，既然是安全氣囊，同樣可以采用FPM法。
方法一
氣體流入簡(jiǎn)化為壓力，只需要設(shè)置一個(gè)壓力卡片即可。
由于壓力是有方向的，在設(shè)置壓力之前，需要對(duì)模型的法向進(jìn)行檢查，保證法向的一致性，并明確法向的方向。本模型中，氣球的法向是統(tǒng)一朝外的。
單元法向
VPS中，壓力方向與單元法向相反，因此，在設(shè)置壓力卡片時(shí)，輸入負(fù)值為法線方向，正值為法線負(fù)方向。
展開 美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）官網(wǎng)近日消息稱，足球場(chǎng)大小的科學(xué)氣球“Big 60”于8月份成功試飛。 作為迄今最大的零壓力氣球，其漂浮至創(chuàng)紀(jì)錄的15.9萬英尺（約4.8萬米）高空，允許搭載有效載荷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)飛行長(zhǎng)達(dá)8小時(shí)。
報(bào)道稱，組成Big 60的所有聚乙烯材料如平鋪在地面，足以覆蓋20英畝（約8萬平方米）土地，這樣大的尺寸，允許其比其他零壓力氣球上升高度高出5英里（約8千米），也因此更接近太空邊緣。除了尺寸較大外，Big 60的厚度也僅是其他氣球的一半——僅0.0004英寸（約0.01毫米），其上覆蓋球囊的塑料薄膜略小于廚房保鮮膜的厚度。目前已知，氣球漂浮在地球平流層的溫度平均在零下76華氏度（零下60℃）左右，薄膜在實(shí)驗(yàn)室中的耐受溫度低至零下130華氏度（零下90℃）。
這些氣球在正式飛行前要經(jīng)過3個(gè)階段的測(cè)試，包括在氣球研究與開發(fā)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行一輪質(zhì)量控制測(cè)試。在測(cè)試階段，吊艙主要包含支持跟蹤、視頻和遙測(cè)等的儀器，實(shí)驗(yàn)飛行要承載或懸掛1650磅（約748公斤）的有效載荷。實(shí)驗(yàn)室技術(shù)專家薩拉?費(fèi)舍爾表示，未來能將其有效載荷提升到大約小型四輪車的重量，而且還能為一些小型任務(wù)騰出3個(gè)鞋盒大小的空間，以完成諸如亞利桑那大學(xué)測(cè)試用于星際小衛(wèi)星的新型天線等實(shí)驗(yàn)。
此次測(cè)試飛行評(píng)估了Big 60的總體設(shè)計(jì)和執(zhí)行科學(xué)任務(wù)的能力，未來的飛行將允許研究人員進(jìn)一步測(cè)試科學(xué)儀器。
氣球發(fā)射地位于薩姆納堡，這里因地理位置的原因，讓物資運(yùn)輸和實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)出都很方便，且氣球飛行時(shí)能避開高密度人口居住區(qū)。
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氣球的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
氣球的最新內(nèi)容
它通過精密控制的氣壓調(diào)節(jié)使試樣如氣球般均勻鼓起，使中心區(qū)域達(dá)到純粹的等雙軸拉伸狀態(tài)，從根源上規(guī)避了機(jī)械夾持。這一轉(zhuǎn)變帶來了兩個(gè)根本性改進(jìn)：
原理突破
載荷均勻施加，徹底消除了由夾持引起的局部應(yīng)力集中與試樣提前破壞，能穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)200%以上的等雙軸應(yīng)變。
零件清單和氣球標(biāo)注
零件清單信息 (產(chǎn)品 ID, 數(shù)量, 材質(zhì), 制造類型等) 可以從 CAD 數(shù)據(jù)中取出來, 通過制品和模具結(jié)構(gòu)應(yīng)用于 SMIRT DieShop 中的互相導(dǎo)航: 從零件清單中選擇一種或多種類型的項(xiàng)目編號(hào)顯示出來 (或增加到顯示). 通過簡(jiǎn)單點(diǎn)選在任一 3D 實(shí)體或斷面形狀, 氣球標(biāo)注可以在零件清單中得到相關(guān)信息。
什么是世界模型？有什么用？4個(gè)月前
海量數(shù)據(jù)喂下去，人工智能就會(huì)逐漸明白“如果……那么……”的關(guān)系：
你一拳打在水里，下一刻會(huì)出現(xiàn)水花；
你用手捏氣球，下一刻氣球會(huì)變形；
你拋出一個(gè)蘋果，蘋果將以什么軌跡上升和下降。
雖然它不見得能寫出N-S方程、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、拋物線公式，但它懂得了力的相互作用、質(zhì)量守恒、能量守恒、熵增原理等等這些統(tǒng)治世界的物理定律。
氣球充氣過程非線性模擬6個(gè)月前
充氣氣球是一個(gè)高度非線性的過程，涉及大變形和材料非線性。復(fù)制模擬并回答以下問題。
給氣球充氣是一個(gè)高度非線性的過程，因?yàn)樗婕暗酱笞冃魏筒牧戏蔷€性。此模型模擬了氣球充氣的過程。
/20241213/6386968491159637424255986.png" alt="2.png" height="499" width="750"></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(89, 89, 89);">因此通用飛行器的覆蓋范圍也很廣，固定翼噴氣飛機(jī)、固定翼螺旋槳飛機(jī)、直升機(jī)、多旋翼無人機(jī)、水陸兩棲飛機(jī)、熱氣球等等
就像吹氣球一樣吹口氣，我實(shí)測(cè)了人的吹氣速度，以便做更精確的模擬。隨機(jī)測(cè)了20人，男女差別不大，吹氣速度基本都在6-8m/s左右，那就以8m/s來計(jì)算吧。
統(tǒng)計(jì)了垃圾袋不同尺寸、流量與距離的關(guān)系，得到了垃圾袋吹氣圖，縱坐標(biāo)為進(jìn)入袋子的空氣總量與吹氣量的比值，從圖中得出：當(dāng)用小垃圾袋時(shí)，比如袋口直徑10厘米，最佳吹氣距離約30cm左右；能帶動(dòng)約4倍量的空氣，距離再遠(yuǎn)效果就下降了。
要不用大容量氣球試試？5厘米！水面壓強(qiáng)就是99.5Kpa，氣球壁太軟了，壓力小，什么壁面抗壓，容量又大呢。
要不用充氣床墊試試？20厘米水柱，大家都會(huì)算了吧，98Kpa，還不如塑料瓶。要不用鼓風(fēng)機(jī)試試？0.5米，水面氣壓95Kpa和塑料瓶一樣！抽到4Kpa沒有指望了。
啊，受不了了，搞個(gè)設(shè)備吧。科技改變生活，沒有冰箱也能喝到冰汽水！
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使用Image Tracer（圖像追蹤器）在幾秒鐘內(nèi)將像平面圖和標(biāo)志這樣的光柵圖像轉(zhuǎn)換為向量化的線實(shí)體
使用工具箱輕松插入完全定義的螺栓、螺釘、螺母、墊圈和銷釘庫中的標(biāo)準(zhǔn)硬件，生成孔和標(biāo)注，創(chuàng)建材料清單，添加氣球等
導(dǎo)入或?qū)С龈鞣N文件類型和格式，包括PDF，DGN，SVG，XLS和DSHBM（HomeByMe）
強(qiáng)大的3D設(shè)計(jì)和強(qiáng)大的集成
從基礎(chǔ)的3D形狀到基于草圖的復(fù)雜
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