【摘要】：空間充氣展開結(jié)構(gòu)由柔性復合材料制成,具有重量輕、可折疊、發(fā)射體積小、成本低廉、工作可靠等優(yōu)點,在諸多大型空間結(jié)構(gòu)如空間天線、飛艇、太陽帆板、充氣衛(wèi)星等領域有廣泛的應用前景。但是由于空間試驗花費極高,地面試驗條件下微重力和真空環(huán)境很難在較大空間內(nèi)同時實現(xiàn),很難模擬真實的空間環(huán)境,所以采用計算機對空間充氣結(jié)構(gòu)的展開過程進行數(shù)值模擬是非常必要的。本文以空間氣囊在燃氣作用下充氣展開過程為研究對象,設計某空間氣囊展開系統(tǒng),對燃氣發(fā)生器內(nèi)彈道模型進行數(shù)值計算,得到燃燒室溫度變化和噴口燃氣的流量特性,并作為空間氣囊充氣展開的動力源,分別使用CV法和ALE法對空間氣囊充氣展開過程進行建模和仿真,獲得了空間氣囊充氣展開過程中各項參數(shù)的變化規(guī)律。本文主要包含以下幾個方面的研究內(nèi)容:1.設計了氣囊充氣展開系統(tǒng),編寫經(jīng)典內(nèi)彈道程序,通過理論計算得到燃燒室內(nèi)溫度、壓力、火藥已燃百分數(shù)以及噴嘴的質(zhì)量流量等數(shù)據(jù),并將燃燒室溫度曲線和噴嘴質(zhì)量流量曲線作為氣囊充氣展開仿真的入口邊界條件。2.建立氣囊鋪平和折疊模型,采用織物材料建立鋪平氣囊模型,采用系統(tǒng)自帶的折疊工具對氣囊進行折疊。同時,針對ALE法對氣囊進行仿真計算時,建立了氣囊外流場網(wǎng)格。3.將燃燒室溫度和噴嘴質(zhì)量流量曲線作為氣囊充氣展開仿真計算的邊界條件,分別采用CV法和ALE法對平面氣囊和折疊氣囊展開過程進行仿真分析。4.進一步討論燃氣發(fā)生器特征參數(shù)變化對氣囊展開過程的影響,計算得到燃氣發(fā)生器不同裝藥量和噴嘴直徑下的燃燒室溫度和噴嘴質(zhì)量流量曲線,并作為氣囊充氣展開仿真的入口邊界條件,使用CV法對折疊氣囊展開過程進行仿真,得到氣囊展開過程應力、體積、動能、壓力等參數(shù),分析不同的裝藥量和噴嘴直徑等燃氣發(fā)生器的特征參數(shù)對氣囊展開的影響。
【圖文】：

逡逑圖１．１邋Ｅｃｈｏ丨充氣衛(wèi)星邐圖１．２邋Ｅｃｈｏ邋Ｉ傳送的圖逡逑隨著人類探索太空的步伐進一步加快，在很多空間應用領域，采用空間天線的方式逡逑來進行觀測和通訊也越來越成為一種趨勢，而空間天線的應用也朝著大口徑發(fā)展，世界逡逑各國對空間天線的研宄也取得了很大的進展，出現(xiàn)了很多不同類型的空間天線，如剛?cè)徨义像詈咸炀�、柔性充氣管展開天線、展開后自硬化天線等結(jié)構(gòu)形式，對空間探測起到了很逡逑大的推動作用。逡逑８０年代中期，瑞士康特拉維斯公司研制成功了邋Ｌ波段１０ｍＸ邋１２ｍ充氣式偏置反射逡逑器天線；１９８４年１２月１５日，蘇聯(lián)在其火星任務中使用了兩個在金星大氣中設置的充氣逡逑式宇宙探測器維佳１號（Ｖｅｇａ－１），其直徑達到３．４ｍ，實現(xiàn)了人類歷史上第一次與彗星逡逑近距離相會。但是受限于氣球材料和結(jié)構(gòu)方面技術(shù)的原因

逑圖１．１邋Ｅｃｈｏ丨充氣衛(wèi)星邐圖１．２邋Ｅｃｈｏ邋Ｉ傳送的圖逡逑隨著人類探索太空的步伐進一步加快，，在很多空間應用領域，采用空間天線的方式逡逑來進行觀測和通訊也越來越成為一種趨勢，而空間天線的應用也朝著大口徑發(fā)展，世界逡逑各國對空間天線的研宄也取得了很大的進展，出現(xiàn)了很多不同類型的空間天線，如剛?cè)徨义像詈咸炀�、柔性充氣管展開天線、展開后自硬化天線等結(jié)構(gòu)形式，對空間探測起到了很逡逑大的推動作用。逡逑８０年代中期，瑞士康特拉維斯公司研制成功了邋Ｌ波段１０ｍＸ邋１２ｍ充氣式偏置反射逡逑器天線；１９８４年１２月１５日，蘇聯(lián)在其火星任務中使用了兩個在金星大氣中設置的充氣逡逑式宇宙探測器維佳１號（Ｖｅｇａ－１），其直徑達到３．４ｍ，實現(xiàn)了人類歷史上第一次與彗星逡逑近距離相會。但是受限于氣球材料和結(jié)構(gòu)方面技術(shù)的原因
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V414

【參考文獻】

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1 李偉;楊勇飛;施衛(wèi)東;季磊磊;蔣小平;;基于雙向流固耦合的混流泵葉輪力學特性研究[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2015年12期

2 汪娜;彭雄奇;魯宏升;蔣鈺鋼;;應用CPM法模擬折疊氣囊[J];機械工程學報;2015年12期

3 齊龍;梁仲維;馬旭;譚永p

本文編號：2669626