|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Численное и экспериментальное исследование парашюта с различной степенью рифлениястатья
- Авторы: Джалалова М.В., Зубков А.Ф.
- Сборник: Материалы Международной конференции Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости и турбулентность, 1-7 марта 2010, панс. Звенигородский РАН
- Год издания: 2010
- Место издания: НИИ механики МГУ
- Первая страница: 61
- Последняя страница: 64
- Аннотация: Экспериментальные исследования модели круглого парашюта проводились в аэродинамической трубе А-6 Института механики МГУ. Модель парашюта имела в плоскости раскроя форму круга из 24-х секторов, с параметром воздухопроницаемости ткани W = 780 л/м2с, полюсным отверстием и нашитой в той же плоскости на стропы стабилизирующей ленты на небольшом расстоянии от кромки. Для каждого варианта рифления парашюта измерялись нагрузки на модель в коуше при скоростях набегающего потока V = 10, 15, 20, 25, 30, 35 м/с (продольная составляющая интенсивности начальной турбулентности в трубе - 0.2%). Купол парашюта принимал разные формы в зависимости от величин рифления. Особо следует отметить устойчивое равновесие парашюта в потоке: не было обнаружено угловых колебаний, превышающих обычный пульсационный фон. При всех скоростях потока и величин рифления наблюдалась небольшая вибрация строп и кромки купола, но сам парашют сохранял устойчивое положение (ось парашюта полюс-коуш была параллельна вектору набегающего потока). Также было выполнено численное исследование влияния рифления на форму купола, его аэродинамическое сопротивление Cp и натяжение радиальных лент. Для решения поставленной задачи использовалась система дифференциальных уравнений применительно к рассмотренной модели парашюта, описывающей равновесие элемента радиальной ленты купола круглого парашюта и координаты точек на меридиональном сечении раскрытого купола. Задача решалась в предположении постоянства перепада давления по всему куполу парашюта. Значение p для рассмотренной модели парашюта с известной воздухопроницаемостью ткани задавалось постоянной величиной вдоль меридионального сечения p = 1.2. Сформулированная однопараметрическая краевая задача решалась методом Ньютона: в полюсе задавалось такое значение натяжения T(0), при котором получалась бы заданная длина стропы на кромке (касательная на кромке совпадает со стропой). Для численного интегрирования дифференциальных уравнений использовался метод Рунге-Кутта 4-го порядка точности. В результате решения уравнений с учетом построенного соотношения между значениями рифления и "мнимыми" величинами длин строп были получены коэффициенты сопротивления Cp для всех степеней рифления (это соотношение помещалось в граничное условие, и затем задача решалась как для обычного круглого парашюта). Результаты расчетов, выполненных по разработанной программе для определения значений коэффициента сопротивления, натяжения радиальных лент купола и формы меридиональных сечений, хорошо согласуются при всех величинах рифлений с экспериментальными данными как по Cp (разброс в пределах 3% - 8%), так и по параметрам формы купола (отличие не превосходит 5%). ЛИТЕРАТУРА 1. Рахматулин Х.А. Теория осесимметричного парашюта. Сборник научных трудов Института механики МГУ, N35, изд. МГУ, М., 1975, С. 3-35. 2. Dzhalalova M.V. Methods of Parachute Stability Improvement. PIA International Symposium. USA, Houston, Febr.,1997, p.1-7. 3. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики.-М., Гос. изд-во физ.-мат. лит.,1969. 4. Бахвалов Н.С. Численные методы. - М.: Наука, 1973. NUMERICAL AND EXPERIMENTAL PARACHUTE INVESTIGATIONS WITH DIFFERENT VALUES OF REEFING M.V. Dzhalalova, A.F. Zubkov Institute of Mechanics, Moscow State University Experimental investigations of a round parachute model have been carried out in the Grand Aerodynamic Wind Tunnel А-6 at the Institute of Mechanics of the Moscow State University. This parachute model was designed with 24-triangular gores manufactured of sections cut from woven parachute cloth of air-permeability parameter W = 780 l/m2s with a vent and sewed stripe for stabilization on the suspension lines (in the same plane of cutting out), on a short distance from a canopy edge. All loads for each reefed parachute variant were being measured at the confluence point at air flow velocities V = 10, 15, 20, 25, 30, 35 m/s (longitudial intensity component of the initial turbulence was 0.2%). The parachute canopy attained different shapes from each other depending on the value of reefing. Stable balance of the parachute in the flow should be specially noted: angle oscillations exceeding a common pulsations were not discovered. Little vibrations of suspension lines and the canopy edge were observed at all values of upstream flow velocities and reefing, but the parachute itself kept a stable position (parachute axis pole-confluence point was parallel to the vector of the airflow). Numerical investigations of the reefing influence on the canopy shape, its aerodynamic drag Cp and the tension T of the radial ribbons were considered. The system of differential equations for the solution of this problem conformably to the considered parachute model was used. This system describes the equilibrium of any radial ribbon element of a round parachute canopy and the point's coordinates on the meridional section of inflated canopy. This problem was solved assuming p = const over the total canopy of parachute. The value of for the considered parachute model with the known value of air-permeability was assigned by the constant value along the meridional section p = 1.2. The formulated one-parameter boundary value problem has been solved by Newton's method: the tension value T(0) is selected on the pole so that a given value of the line length would be obtained on the canopy edge (the tangent coincides with suspension line on the canopy edge). Runge-Kutta's method of the fourth order precision has been used for a numerical integration of differential equations. The values of the drag coefficient Cp have been obtained at all values of the reefing as a result of the numerical solution of equations taking into account the deduced relation between the values of the reefing and the "imaginary" suspension lines (this relation was being put into boundary conditions, and then the problem was being solved as if for an usual round parachute). Program for computation of drag coefficient, tension of the radial ribbon and profiles of the tested parachute model has been developed. The results of computation, brought out due to this program for all values of reefing, are confirmed by experimental data both for Cp (a scattering is within by 3% - 8 %) and for parameters of the canopy shape (a difference does not exceed 5 %). REFERENCES 1. Rakhmatulin Kh.A. Theory of Axisymmetric Parachute. Proceedings #35, Moscow State University, Moscow, 1975, С. 3-35. 2. Dzhalalova M.V. Methods of Parachute Stability Improvement. PIA International Symposium. USA, Houston, Febr., 1997, p.1-7. 3. Demidovich B.P., Maron I.A. Foundation of Computational Mathematics. Moscow, 1960. 4. Bakhvalov N.S. Numerical Methods. Moscow, 1973.
- Добавил в систему: Джалалова Маргарита Васильевна