مطالعه عددی و تجربی اثر نفوذپذیری پارچه بر پسای یک چتر فرود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشگاه هوا فضای وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایران

چکیده

معیار اصلی طراحی چتر مقدار نیروی پسا تولیدی است. از فرضیات متداول در مدل‌سازی چترها ساده‌سازی هندسی چتر پرباد شده و فرض نفوذناپذیری برای کانوپی چتر است. در این پژوهش تأثیر این فرض در کاهش صحت مدل‌سازی عددی بررسی شد و با اعمال ضرایب معادله اصلاح ‌شده دارسی از نتایج آزمایش انجام گرفته بر روی پارچه کانوپی، شبیه‌سازی عددی یک نمونه کانوپی ساده‌سازی شده انجام شد. با در نظر گرفتن نفوذپذیری و اثرات آن بر حوزه جریان، صحت شبیه‌سازی عددی بالاتر رفت. در نظر گرفتن فرض نفوذپذیری موجب کاهش 24 درصدی ضریب پسا نسبت به کانوپی نفوذناپذیر شد.
با آزمایش یک کانوپی نیم‌کروی نفوذپذیر و نفوذناپذیر درون تونل باد سرعت‌پایین، پسای تجربی چتر اندازه‌گیری شد. با استخراج هندسه کانوپی پرباد شده از آزمایش تونل‌باد، مدل‌سازی عددی با در نظر گرفتن نفوذپذیری کانوپی انجام گرفت و نتایج با آزمایش تجربی صحت سنجی شده است.
در مقایسه نتایج مدل‌سازی کانوپی نفوذناپذیر و نفوذپذیر، مقدار نیروی پسا، تفاوت توزیع فشار و خطوط جریان پیرامون کانوپی‌ها بیانگر میزان اهمیت در نظر گرفتن نفوذپذیری در شبیه‌سازی عددی کانوپی چتر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental and numerical investigation of fabric permeability on drag of conventional parachute

نویسندگان [English]

  • I. Laraibi
  • F. Rasi Marz-Abadi
  • F. Eatemadi
Aerospace Research Institute, Tehran, Iran
چکیده [English]

Drag is the principle criteria for parachute design. One of prevalent assumption in simulation of parachutes is simplifying the inflated parachutes by assuming that parachute's canopy is impermeable. In this research, the impact of this assumption in reducing the numerical simulation's accuracy was verified. Via applying the coefficients of Darcy's modified equation, resulted from the experiments carried out on canopy's fabric, the numerical simulation of a simplified canopy was performed. Regarding permeability and its effects on flow regime, accuracy in simulation increased and drag coefficient sank to 24% reduction in comparison with impermeable canopy.
In experimental test on both permeable and impermeable semi-spherical canopies in low-speed wind tunnel, drags in both cases were measured. Considering the geometry of inflated canopy in the wind tunnel test, numerical simulation was accomplished while regarding the canopy's permeability and results were compared to experimental test.
Comparison of the results of permeable and impermeable canopies including drag, pressure profiles and flow lines indicates the significance of observing permeability in parachute's numerical simulation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Parachute
  • Drag
  • numerical simulation
  • Wind tunnel
  • Permeability

مراجع

[1] Rasi Marzabadi, F., R. Meshkani, H. Pouryavi, M.A.Farsi and M. Ebrahimi, "Study of Recovery System Performance of a Sounding Rocket Using Launching Tests," Journal of Space Science and Technology, 7.2 (2014). (In Persian)
[2] Takizawa, K. and T. E. Tezduyar, "Computational Methods for Parachute Fluid–Structure Interactions",Archives of Computational Methods in Engineering, 19.1(2012): 125-169.
[3] Knacke, T. W., "Parachute Recovery Systems Design Manual", Nava Weapons Center, 1991.
[4] Rezai, M. Dastjerdi, A. and Shirvani, H. "Experimental investigation of a cross type parachute" 11th Conference of Iranian Aerospace Society, Tehran, 2012.
[5] Haak, E. and R. Hubert, "Drag and Stability of Guide Surface, Ribbon, and Ringslot Parachutes at High Subsonic Speeds", DTIC Document, 1965.
[6] Heinrich, H. G. and E. L. Haak, "Stability and Drag Of Parachutes With Varying Effective Porosity", AFFDLTR-71-58, University of Minnesota, 1971.
[7] Knacke, T. W., "Model Parachutes, Comparison Tests od Various Types", 1949.
[8] Li, Y., M. Xiao and L.-j. CHENG, "Experimental investigation on the flow-field of different vent canopy [J]", Acta Aerodynamica Sinica, 1 (2008): 003. (in Chinese)
[9] Cruz, J. R., R. E. Mineck, D. F. Keller and M. V.Bobskill, "Wind tunnel testing of various disk-gap-band parachutes", AIAA paper, 2129 (2003).
[10] Sahu, J., H. L. Edge, K. R. Heavey, K. R. Stein, R.J. Benney and S. R. Chakravarthy, "Comparison of Numerical Flow Field Predictions for Army Airdrop Systems", 1999.
[11] Izadi, M. J. and M. Dawoodian, "CFD Analysis Of Drag Coefficient Of a Parachute in a Steady and Turbulent Condition in Various Reynolds Numbers", ASME 2009 Fluids Engineering Division Summer Meeting, 2009.
[12] Aquelet, N. and J. Wang, "Porous Parachute Modelling with an Euler-Lagrange Coupling", European Journal of Computational Mechanics, 16.3-4 (2007): 385-399.
[13] Cheng, H., L. Yu, W. Rong and H. Jia, "A numerical study of parachute inflation based on a mixed method",Aviation, 16.4 (2012): 115-123.
[14] Tutt, B. and R. Charles, "Development of Parachute simulation Techniques in LS-DYNA", 11th LS-DYNA con., 2010.
[15] K. Vafai, "Handbook of porous media": Crc Press, 2009.
[16] Laraibi, I. and F. Rasi Marzabadi, "Numerical investigation of drag coefficients in 2D parachutelike bodies with permeability assumption", Modares Mechanical Engineering, 15.4 (2015): 188-194. (In Persian)
[17] Laraibi, I. and Saket, M. "Smoke generator for flow visualization in low speed wind tunnel", HAC2012,Tehran, 2012.
[18] "Fluent User’s Guide Version 6.2", Fluent Inc., Centerra Resource Park, Lebanon, NH, 2005.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 49، شماره 1
اردیبهشت 1396
صفحه 43-50

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار