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薛晓鹏: 作品数：12 被引量：39H指数：4; 供职机构：中南大学航空航天学院更多>>; 发文基金：国家自然科学基金湖南省自然科学基金湖南省研究生科研创新项目更多>>; 相关领域：航空宇航科学技术理学更多>>

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开“窗”结构对环帆伞稳态气动性能的影响被引量：3: 2022年; 增大伞衣透气性有利于提高降落伞的稳定性,相关研究日益受到重视。文章基于计算流体力学方法对不同透气性下的环帆伞流场开展数值计算,在伞衣构型设计不变的前提下,分别针对位置和数量开展开“窗”结构对环帆伞稳态性能影响的研究。结果表明:开“窗”数量相同时,位置越靠近伞衣底部,阻力系数受影响越小,越不利于提高静稳定性;开“窗”位置相同时,数量增加,阻力系数下降趋势减弱,静稳定性基本不变。上述结果可为环帆伞的设计改进提供参考。; 包文龙贾贺贾贺薛晓鹏黄雪姣高树义高树义荣伟; 关键词：环帆伞透气性稳态性能航天返回

火星探测用透气降落伞气动干扰的数值模拟研究被引量：1: 2022年; 超声速降落伞是火星探测成功的关键。目前唯一成功实现火星探测的降落伞伞型——盘缝带伞已经达到使用尺寸极限,美国NASA新一代超声速低密度降落伞的候选伞型——盘帆伞的试验却全部失败,这可能与其复杂的透气性结构(几何透气性和织物透气性)密切相关。为了实现未来新一代超声速降落伞的设计研制,文章以缩比的火星科学实验室盘缝带伞的刚性模型为研究对象,基于计算流体方法,针对来流马赫数和伞衣织物透气性对降落伞系统复杂流动和气动特性的影响开展了数值研究。结果表明:降落伞阻力系数在跨声速域有所下降,当Ma=1.4时达到峰值;织物透气性对降落伞系统的流场模式没有影响,但超跨声速段降落伞受织物透气性影响其阻力系数出现明显降低。文章的研究结果可为未来新一代火星探测用超声速降落伞的设计研制提供一定的理论参考和技术储备。; 陈雅倩贾贺贾贺荣伟荣伟蒋伟薛晓鹏; 关键词：织物透气性火星探测

超声速透气降落伞系统的气动干扰数值模拟研究被引量：10: 2019年; 盘–缝–带伞是目前主流的火星用超声速降落伞,然而由于其阻力性能的限制,新一代的火星探测任务已经开始考虑采用环帆伞来获得足够的阻力性能。同时,在超声速条件下,由于稳定性的需要,透气性对降落伞系统减速性能的影响研究日益受到重视。文章基于计算流体力学方法对不同孔隙率的降落伞系统模型进行数值模拟,旨在分析开缝位置及孔隙率对环帆伞气动性能的影响机理。结果表明:在马赫数为2的大拖拽距离比条件下,无缝环帆伞系统流场与盘–缝–带伞有较大区别,主要表现在伞前激波的形成过程及前体尾流和伞前激波的作用阶段上。此外,开缝产生的孔隙率对环帆伞的减速性能有较大影响。开缝伞形的阻力性能劣于无缝伞形,但稳定性能显著高于无缝伞形。而前缝伞形的稳定性能及阻力性能均优于后缝伞形。该结果对超声速降落伞的伞型结构透气性参数设计有一定的参考价值。; 贾贺贾贺薛晓鹏薛晓鹏荣伟; 关键词：环帆伞气动干扰深空探测

超声速降落伞系统的气动干扰数值模拟研究被引量：4: 2016年; 文章基于一种简易"浸入边界技术"与流固耦合方法对超声速来流条件下的三维降落伞系统进行了数值模拟。文章分析了降落伞系统(太空舱和降落伞衣)流场产生的气动干扰对伞衣外形变形动力学的影响以及降落伞设计参数(如拖拽距离参数)对降落伞性能表现的影响,同时检验了分离涡模拟方法在三维超声速降落伞数值模拟中的适用性。结果表明,当拖拽距离参数很小时,伞衣出现了严重的收缩现象;当距离增大时,观测到了伞开口的"呼吸现象",阻力系数获得了较大改善。另外,在拖拽距离参数较大的情况下,由于湍流尾流与伞前激波的气动干扰影响明显,采用分离涡模拟方法,可以获得较层流尾流条件下更大的阻力系数。; 薛晓鹏温志湧; 关键词：流固耦合

织物透气性对火星用降落伞气动特性影响机理被引量：1: 2022年; 探测器的进入、减速、着陆过程是火星探测任务中的关键一环,火星降落伞在其中起着至关重要的减速作用。然而,作为火星任务中唯一成功使用至今的伞型,盘-缝-带伞型已经达到了其尺寸极限,而新一代的超声速盘帆伞和环帆伞亦在飞行试验中全部失败,这可能与其复杂的透气特性(几何透气性和织物透气性)相关。但目前针对织物透气性的研究主要集中在亚声速范围,超声速条件下织物透气性的影响机理尚不明了且报道极少。以火星科学实验室降落伞为基础模型,从伞衣厚度和相对透气量等关键设计参数角度,对其开展织物透气性影响机理的数值研究。结果表明:针对透气性伞衣,织物透气性的改变对降落伞的阻力性能影响较小,但对降落伞的稳定性影响较大;对于1 mm伞衣厚度,16%~24%的相对透气量稳定性较优;对于12%相对透气量的伞衣,0.2~0.5 mm的伞衣厚度稳定性最佳;相对亚声速来流,超声速来流下的透气性降落伞的稳定性更高。以上研究结论能够为新一代降落伞织物透气性的设计提供一定的理论参考。; 徐欣贾贺贾贺荣伟荣伟蒋伟; 关键词：织物透气性气动特性火星探测非定常流动

TSTO马赫7安全级间分离问题的数值研究被引量：7: 2022年; 两级入轨(two stage to orbit,TSTO)飞行器在高超声速来流条件下级间分离,会在两级之间产生复杂的非定常气动干扰,直接增加TSTO级间分离失败风险.级间分离过程中的这种复杂气动干扰伴随着两级之间的激波与边界层干扰、马蹄涡、激波与尾流干扰的综合作用.本文将TSTO助推级和轨道级的复杂模型简化为两个三维楔,采用重叠动网格技术,耦合求解流动控制方程及六自由度刚体动力学方程组对级间分离过程开展模拟分析,探究级间分离流动特性及其物理机制.在数值分析过程中,针对不同抬升角度下的TSTO三维流场进行了静态和动态数值模拟,给出了不同抬升角度下的干扰流场流动规律和特性,结合流场结构和壁面压力分布以及分离流动模式阐明了两级之间这种气动干扰对TSTO气动分离的影响机制,并探讨了轨道级抬升角对TSTO安全分离的影响.结果表明两级间的气动干扰强度随着轨道级抬升角的增大而增强,并且在动态分离过程中随着两级间隙的增加而减弱;在轨道级释放前两级间气动干扰和三维分离拓扑结构随着抬升角的增大变得更加复杂,流动分离区域增大,临界点数量增加;在级间分离过程中,两级气动特性变化幅度随着轨道级抬升角增大而增大,分离时间则随之减小.另外,当轨道级抬升角度在6°~8°时可实现该TSTO更加安全可靠的分离.; 王粤汪运鹏薛晓鹏姜宗林; 关键词：两级入轨高超声速气动干扰级间分离

马格努斯圆柱对固定翼增升机理的数值研究被引量：1: 2021年; 采用数值模拟方法研究马格努斯圆柱对固定翼的增升机理。研究了马格努斯圆柱直径变化和双马格努斯圆柱构型对翼型气动特性的影响,分析了双马格努斯圆柱构型的最佳转速比配置问题。结果表明:前缘圆柱直径为弦长10%或后缘圆柱直径为弦长12%时对翼型增升减阻效果最好;双马格努斯圆柱构型能够明显增大翼型升力,延缓翼型流动分离;最佳转速比配置受圆柱最大转速比的影响,最大转速比为3和4时采用对称转速比配置,最大转速比为5、6和7时采用非对称转速比配置。马格努斯圆柱具备显著的增升减阻和边界层控制能力,有着深厚的应用潜力。; 王泽陈冠华徐欣薛晓鹏; 关键词：固定翼气动特性数值模拟

开“窗”结构对环帆伞开伞过程影响被引量：5: 2023年; 随着载荷重量的增加,单伞已无法满足大重量返回舱的安全着陆要求,群伞系统获得关注并成功应用。然而,伞间干扰等问题仍困扰着群伞的设计,新一代载人飞船已经考虑从透气性角度对此进行解决。同时,鉴于群伞开伞过程仿真难度较大,在不改变伞衣构型设计的前提下,采用流固耦合(FSI)方法针对单伞开展不同透气性的环帆伞开伞过程数值模拟,旨在研究开“窗”结构对环帆伞气动性能的影响。结果表明:开“窗”结构对环帆伞开伞过程中的外形变化有较小影响,开“窗”前后的伞衣投影面积与名义面积比变化最大不超过15%;对于不同的开“窗”位置和数量,平衡平均阻力系数、开伞动载系数及阻力系数波动三者的最佳选择为帆5位置和25%数量;采用开“窗”结构后的环帆伞最大摆角至少减小5°,且减小幅度随着开“窗”数量的增加而增大,但与开“窗”位置之间并无明显规律。; 包文龙贾贺贾贺薛晓鹏高树义高树义荣伟吴壮志; 关键词：环帆伞气动特性流固耦合透气性

不同攻角下超声速降落伞伞绳的影响研究被引量：3: 2017年; 文章基于一种简易"浸入边界技术"与流固耦合方法对超声速来流条件下的三维降落伞系统进行了数值模拟。研究中,降落伞系统包括前体和伞体,两者通过伞绳连接。文章的研究目的是分析不同攻角下降落伞伞绳对于降落伞系统周围复杂非定常流场的影响,以及对降落伞性能表现的影响。结果表明:在较小的前体和伞体距离下,由于攻角的影响,非定常流场结构呈现上下不对称,并且上下伞绳激波形成时间不同步。随着攻角的增加,上下面的伞绳激波形成时间出现推迟,并且有变弱的趋势。另外,由于攻角与伞绳的综合影响,伞内表面的时间平均压力分布在5o攻角时最小,而在10o攻角时最大,阻力系数却随着攻角的增加而增加。; 薛晓鹏温志湧汪运鹏张德良; 关键词：攻角数值模拟着陆

不同大气条件下超声速降落伞系统气动特性分析被引量：4: 2020年; 火星探测任务中,超声速降落伞对于火星探测器的减速过程起着至关重要的作用。然而,火星探测器与超声速降落伞系统的数值模拟和风洞试验大多在地球环境中进行,不能完全复现火星用降落伞真实的工作环境,所得气动特性也与真实环境下火星降落伞气动特性存在误差。针对这一问题,文章开展了地球和火星大气环境下超声速降落伞系统的数值模拟研究,并分析不同大气环境、来流条件对降落伞系统气动性能的影响机理,以及不同探测器构型对降落伞系统阻力性能的影响。研究发现:相比于地球大气,在火星大气条件下探测器单体尾流颈部点更加靠近探测器,火星大气环境下伞体阻力略低于地球大气环境;随着截锥数量的增加,器前激波脱体距离、激波角度及颈部点至探测器间距均缩短,阻力系数增加;后截锥导致伞体阻力波动幅度增加,流动周期延长。随着来流马赫数的增大,伞体内压力波动增加,以致流场需要更长时间进入稳定的周期性变化;当来流迎角增大时,伞体内表面压力波动和流场周期性均减弱。此外,三维降落伞模型流场变化模式与二维模型一致,在周期内器前激波角度及脱体距离变化程度更为明显。; 姜璐璐林明月薛晓鹏贾贺荣伟王奇; 关键词：火星大气气动干扰火星探测器

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