基于Ergun理論的降落傘傘衣織物透氣性預(yù)測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Ergun理論的降落傘傘衣織物透氣性預(yù)測(cè)方法，該預(yù)測(cè)方法所采用步驟為：（1）根據(jù)降落傘傘衣織物的特性，簡(jiǎn)化透氣性理論計(jì)算中的Ergun公式，得到標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下的相對(duì)透氣量的計(jì)算公式；（2）得出簡(jiǎn)化后的Ergun透氣性系數(shù)；（3）得到降落傘傘衣織物的透氣量方程，根據(jù)該透氣量方程對(duì)降落傘傘衣織物的透氣性進(jìn)行預(yù)測(cè)。本發(fā)明可以在試驗(yàn)數(shù)據(jù)不足的情況下對(duì)各類傘衣織物在中低壓差下的透氣量進(jìn)行較好的預(yù)測(cè)，能夠方便快速地預(yù)測(cè)降落傘工作過(guò)程中傘衣織物的透氣性能。
【專利說(shuō)明】基于Ergun理論的降落傘傘衣織物透氣性預(yù)測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種傘衣織物透氣性預(yù)測(cè)方法，特別涉及一種基于Ergun理論的降落 傘傘衣織物透氣性預(yù)測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 降落傘作為一種高效的氣動(dòng)減速器在空降空投、航彈穩(wěn)定和各種航空航天飛行器 回收等方面有著廣泛的應(yīng)用。降落傘的性能主要取決于其自身的氣動(dòng)特性，而降落傘的傘 衣織物透氣性是決定降落傘氣動(dòng)特性的重要因素，它對(duì)降落傘的充氣時(shí)間、開傘動(dòng)載、穩(wěn)定 性和穩(wěn)降速度等關(guān)鍵性能指標(biāo)都有顯著的影響。
[0003] 傘衣織物的透氣量方程大多通過(guò)大量的試驗(yàn)并藉由多組壓差-透氣量數(shù)據(jù)擬合得 至1J，相關(guān)的預(yù)測(cè)理論研究則較少。近年來(lái)，隨著基于ALE (Arbitrary Lagrangian-Eulerian) 方法的降落傘流固耦合仿真計(jì)算技術(shù)的成熟與普及，為了在能在仿真中考慮實(shí)際織物材料 的透氣性效應(yīng)從而得到可靠的計(jì)算結(jié)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(guó)外最早由Goglia等人通過(guò)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析揭示了傘衣織物透氣量方 程和多孔介質(zhì)滲流理論中的Ergun公式具有一致的形式。Jason Wang等人基于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(guān)系曲線）進(jìn)行雙點(diǎn)估計(jì)反算得到透 氣量方程系數(shù)的方法，并在LS-DYNA中建立ALE流固耦合模型對(duì)估算得到的系數(shù)進(jìn)行了驗(yàn) 證。隨后，國(guó)內(nèi)賈賀等人在2009年使用相同方法進(jìn)行了計(jì)算和驗(yàn)證。但是該方法本質(zhì)上仍 然是對(duì)兩組透氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，而目前只有少數(shù)幾種傘衣織物材料可查到足夠的試驗(yàn)數(shù) 據(jù)，多數(shù)織物材料只提供了標(biāo)準(zhǔn)壓差下的透氣量，因此擬合法就顯出其局限性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于Ergun理論的降落傘傘衣織物透氣 性預(yù)測(cè)方法，可以在試驗(yàn)數(shù)據(jù)不足的情況下對(duì)各類傘衣織物在中低壓差下的透氣量進(jìn)行較 好的預(yù)測(cè)，能夠方便快速地預(yù)測(cè)降落傘工作過(guò)程中傘衣織物的透氣性能。
[0006] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明提供一種基于Ergun理論的降落傘傘衣織物透氣性預(yù)測(cè)方法，，該方法包 括以下步驟：
[0008] 步驟1，根據(jù)降落傘傘衣織物的特性，簡(jiǎn)化透氣性理論計(jì)算中的Ergun公式，得到 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下的相對(duì)透氣量的計(jì)算公式，具體為：
[0009] Ergun公式中的特征長(zhǎng)度D的表達(dá)式為
[0010] D = i
[0011] Vt = AL(1- ε )
[0012] 式中，St為含孔隙內(nèi)壁面積的介質(zhì)層浸潤(rùn)面積；Vt為不含介質(zhì)中的空隙體積的介 質(zhì)層總體積；A為介質(zhì)層橫截面積，L為介質(zhì)層厚度，ε為相對(duì)透氣量；
[0013] 根據(jù)降落傘傘衣織物的特性，傘衣織物的厚度遠(yuǎn)小于平鋪尺寸，則忽略傘衣織物 內(nèi)部紗線間的孔隙內(nèi)壁面積，將介質(zhì)層浸潤(rùn)面積近似為介質(zhì)層橫截面積，即
[0014] St = A
[0015] 進(jìn)一步，將織物的特征長(zhǎng)度D的表達(dá)式近似為
[0016] Dt6L(l- ε )
[0017] 將特征長(zhǎng)度D代入Ergun公式中，并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下的透氣量數(shù)據(jù)，從而得到 相對(duì)透氣量ε的表達(dá)式，即
[

【權(quán)利要求】
1. 基于Ergun理論的降落傘傘衣織物透氣性預(yù)測(cè)方法，其特征在于，該方法包括以下 步驟： 步驟1，根據(jù)降落傘傘衣織物的特性，簡(jiǎn)化透氣性理論計(jì)算中的Ergun公式，得到標(biāo)準(zhǔn) 試驗(yàn)條件下的相對(duì)透氣量的計(jì)算公式，具體為： Ergun公式中的特征長(zhǎng)度D的表達(dá)式為 St Vt = AL(1- ε ) 式中，St為含孔隙內(nèi)壁面積的介質(zhì)層浸潤(rùn)面積；Vt為不含介質(zhì)中的空隙體積的介質(zhì)層 總體積；A為介質(zhì)層橫截面積，L為介質(zhì)層厚度，ε為相對(duì)透氣量； 根據(jù)降落傘傘衣織物的特性，傘衣織物的厚度遠(yuǎn)小于平鋪尺寸，則忽略傘衣織物內(nèi)部 紗線間的孔隙內(nèi)壁面積，將介質(zhì)層浸潤(rùn)面積近似為介質(zhì)層橫截面積，即 St = A 進(jìn)一步，將織物的特征長(zhǎng)度D的表達(dá)式近似為 D = 6L(1- ε ) 將特征長(zhǎng)度D代入Ergun公式中，并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下的透氣量數(shù)據(jù)，從而得到相對(duì) 透氣量ε的表達(dá)式，即
式中，Ρ(|和μ ^分別為紡織品試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)大氣中規(guī)定的空氣密度和動(dòng)粘度，為標(biāo) 準(zhǔn)試驗(yàn)壓差，Vstd為標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)壓差下的透氣量； 步驟2,由特征長(zhǎng)度D的近似表達(dá)式D = 6L(1- ε )，得到簡(jiǎn)化后的Ergun透氣性系數(shù) 為：
式中，α為粘性系數(shù)，β為慣性系數(shù)； 步驟3,將步驟1和步驟2中計(jì)算得到的相對(duì)透氣量ε、粘性系數(shù)α、慣性系數(shù)β代入 Forchheimer公式，即得到降落傘傘衣織物的透氣量方程，根據(jù)該透氣量方程對(duì)降落傘傘衣 織物的透氣性進(jìn)行預(yù)測(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Ergun理論的降落傘傘衣織物透氣性預(yù)測(cè)方法，，其特征 在于，步驟1中Ergun公式為：
式中，μ為氣流動(dòng)粘度，ΛΡ為多孔介質(zhì)兩邊的壓強(qiáng)差，V為透氣量，P為氣流密度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Ergun理論的降落傘傘衣織物透氣性預(yù)測(cè)方法，其特征 在于，步驟3中的Forchheimer公式為： ο Λ ρ --=aF + βΥ'2 L
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104102766SQ201410287214
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】寧雷鳴, 張紅英, 連亮, 童明波, 陸偉偉, 秦福德 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)