轴对称降落伞小迎角稳定下降时流场特性

摘要

根据降落伞的特点,通过伞衣零厚度假设、伞轴对称假设和流场定常假设,建立轴对称降落伞的流体力学计算模型.在0°～ 5°的小迎角范围内,求解RNG (Renormalization Group) k-ε湍流模型下的N-S方程组,获得与有关单位试验相吻合的数值模拟结果.分析发现0°迎角时轴对称降落伞截面流场中鞍点与鞍点直接连接的状态是不稳定的.随着降落伞迎角增大,奇点类型和奇点间的连接方式将发生改变,降落伞物面附近的涡环里将出现极限环,截面流场中将出现新的鞍点和结点.迎角继续增大,极限环的面积将会减小直至消失,结点将附着在物面上,成为半结点.结果表明小迎角范围内降落伞截面流场的拓扑结构符合拓扑规律.文章揭示了小迎角范围内轴对称降落伞稳定下降时流场特性的演变规律,为进一步研究降落伞流场的流动机理和流固耦合问题打下基础.