基於Ergun理論的降落傘傘衣織物透氣性預測方法
2023-08-10 21:47:51 1
基於Ergun理論的降落傘傘衣織物透氣性預測方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於Ergun理論的降落傘傘衣織物透氣性預測方法，該預測方法所採用步驟為：（1）根據降落傘傘衣織物的特性，簡化透氣性理論計算中的Ergun公式，得到標準試驗條件下的相對透氣量的計算公式；（2）得出簡化後的Ergun透氣性係數；（3）得到降落傘傘衣織物的透氣量方程，根據該透氣量方程對降落傘傘衣織物的透氣性進行預測。本發明可以在試驗數據不足的情況下對各類傘衣織物在中低壓差下的透氣量進行較好的預測，能夠方便快速地預測降落傘工作過程中傘衣織物的透氣性能。
【專利說明】基於Ergun理論的降落傘傘衣織物透氣性預測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種傘衣織物透氣性預測方法，特別涉及一種基於Ergun理論的降落 傘傘衣織物透氣性預測方法。
【背景技術】
[0002] 降落傘作為一種高效的氣動減速器在空降空投、航彈穩定和各種航空航天飛行器 回收等方面有著廣泛的應用。降落傘的性能主要取決於其自身的氣動特性，而降落傘的傘 衣織物透氣性是決定降落傘氣動特性的重要因素，它對降落傘的充氣時間、開傘動載、穩定 性和穩降速度等關鍵性能指標都有顯著的影響。
[0003] 傘衣織物的透氣量方程大多通過大量的試驗並藉由多組壓差-透氣量數據擬合得 至1J，相關的預測理論研究則較少。近年來，隨著基於ALE (Arbitrary Lagrangian-Eulerian) 方法的降落傘流固耦合仿真計算技術的成熟與普及，為了在能在仿真中考慮實際織物材料 的透氣性效應從而得到可靠的計算結果，研究人員需要能夠快速有效地得到各種傘衣織物 的透氣量方程。
[0004] 國外最早由Goglia等人通過大量試驗數據的統計分析揭示了傘衣織物透氣量方 程和多孔介質滲流理論中的Ergun公式具有一致的形式。Jason Wang等人基於Ergun公式 給出了一種利用織物的透氣性曲線（即壓差-透氣量關係曲線）進行雙點估計反算得到透 氣量方程係數的方法，並在LS-DYNA中建立ALE流固耦合模型對估算得到的係數進行了驗 證。隨後，國內賈賀等人在2009年使用相同方法進行了計算和驗證。但是該方法本質上仍 然是對兩組透氣量數據進行擬合，而目前只有少數幾種傘衣織物材料可查到足夠的試驗數 據，多數織物材料只提供了標準壓差下的透氣量，因此擬合法就顯出其局限性。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是提供一種基於Ergun理論的降落傘傘衣織物透氣 性預測方法，可以在試驗數據不足的情況下對各類傘衣織物在中低壓差下的透氣量進行較 好的預測，能夠方便快速地預測降落傘工作過程中傘衣織物的透氣性能。
[0006] 本發明為解決上述技術問題採用以下技術方案：
[0007] 本發明提供一種基於Ergun理論的降落傘傘衣織物透氣性預測方法，，該方法包 括以下步驟：
[0008] 步驟1，根據降落傘傘衣織物的特性，簡化透氣性理論計算中的Ergun公式，得到 標準試驗條件下的相對透氣量的計算公式，具體為：
[0009] Ergun公式中的特徵長度D的表達式為
[0010] D = i
[0011] Vt = AL(1- ε )
[0012] 式中，St為含孔隙內壁面積的介質層浸潤面積；Vt為不含介質中的空隙體積的介 質層總體積；A為介質層橫截面積，L為介質層厚度，ε為相對透氣量；
[0013] 根據降落傘傘衣織物的特性，傘衣織物的厚度遠小於平鋪尺寸，則忽略傘衣織物 內部紗線間的孔隙內壁面積，將介質層浸潤面積近似為介質層橫截面積，即
[0014] St = A
[0015] 進一步，將織物的特徵長度D的表達式近似為
[0016] Dt6L(l- ε )
[0017] 將特徵長度D代入Ergun公式中，並結合標準試驗條件下的透氣量數據，從而得到 相對透氣量ε的表達式，即
[
【權利要求】
1. 基於Ergun理論的降落傘傘衣織物透氣性預測方法，其特徵在於，該方法包括以下 步驟： 步驟1，根據降落傘傘衣織物的特性，簡化透氣性理論計算中的Ergun公式，得到標準 試驗條件下的相對透氣量的計算公式，具體為： Ergun公式中的特徵長度D的表達式為 St Vt = AL(1- ε ) 式中，St為含孔隙內壁面積的介質層浸潤面積；Vt為不含介質中的空隙體積的介質層 總體積；A為介質層橫截面積，L為介質層厚度，ε為相對透氣量； 根據降落傘傘衣織物的特性，傘衣織物的厚度遠小於平鋪尺寸，則忽略傘衣織物內部 紗線間的孔隙內壁面積，將介質層浸潤面積近似為介質層橫截面積，即 St = A 進一步，將織物的特徵長度D的表達式近似為 D = 6L(1- ε ) 將特徵長度D代入Ergun公式中，並結合標準試驗條件下的透氣量數據，從而得到相對 透氣量ε的表達式，即
式中，Ρ(|和μ ^分別為紡織品試驗用標準大氣中規定的空氣密度和動粘度，為標 準試驗壓差，Vstd為標準試驗壓差下的透氣量； 步驟2,由特徵長度D的近似表達式D = 6L(1- ε )，得到簡化後的Ergun透氣性係數 為：
式中，α為粘性係數，β為慣性係數； 步驟3,將步驟1和步驟2中計算得到的相對透氣量ε、粘性係數α、慣性係數β代入 Forchheimer公式，即得到降落傘傘衣織物的透氣量方程，根據該透氣量方程對降落傘傘衣 織物的透氣性進行預測。
2. 根據權利要求1所述的基於Ergun理論的降落傘傘衣織物透氣性預測方法，，其特徵 在於，步驟1中Ergun公式為：
式中，μ為氣流動粘度，ΛΡ為多孔介質兩邊的壓強差，V為透氣量，P為氣流密度。
3. 根據權利要求1所述的基於Ergun理論的降落傘傘衣織物透氣性預測方法，其特徵 在於，步驟3中的Forchheimer公式為： ο Λ ρ --=aF + βΥ'2 L
【文檔編號】G06F17/50GK104102766SQ201410287214
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月24日 優先權日:2014年6月24日
【發明者】寧雷鳴, 張紅英, 連亮, 童明波, 陸偉偉, 秦福德 申請人:南京航空航天大學