بررسي عددي ضريب نيروي‌پسا دو هندسه چترگون دوبعدي متوالي با فرض نفوذپذيري

Numerical investigation of drag coefficients in 2D parachute-like bodies with permeability assumption

در تحقيق حاضر، ابتدا نفوذپذيري يك پارچه متداول در ساخت كانوپي چترها، با انجام آزمايش موردبررسي قرار گرفت و با استخراج ضرايب معادله اصلاح ‌شده دارسي، مدل‌سازي براي نمونه مشابه آزمايش انجام و نتايج با آزمايش تجربي مقايسه و صحت‌سنجي شد. سپس اين ضرايب براي مدل‌سازي نيمه تجربي هندسه چترگون دوبعدي نفوذپذير استفاده شد. در نظر گرفتن فرض نفوذپذيري موجب كاهش 39 درصدي ضريب پسا نسبت به كانوپي نفوذناپذير شد. در مقايسه نتايج كانوپي صلب و نفوذپذير، تغييرات مقدار ضريب پسا،تفاوت توزيع فشار و خطوط جريان پيرامون كانوپي‌ها بيانگر ميزان اهميت در نظر گرفت نفوذپذيري در شبيه‌سازي عددي كانوپي چتر است. براي ساده‌سازي و بالا بردن سرعت حل، كانوپي‌ها به‌صورت نيم‌دايره و دوبعدي فرض شدند. سپس با در نظر گرفتن فرض نفوذپذيري، شبيه‌سازي عددي چترهاي گروهي به شكل دوتايي و پشت سرهم در شرايط چيدماني مختلف به كمك فلوينت در حالت دوبعدي انجام‌ گرفت. چيدمان چترهاي پشت سرهم جهت كاهش شوك هنگام باز شدن چتر اصلي بكار گرفته مي‌شود. براي شبيه‌سازي شرايط حقيقي فرود، جابجايي نسبي افقي كانوپي پايين نسبت به كانوپي بالا نيز در نظر گرفته ‌شده است. با تحليل جريان در اطراف كانوپي چترها و چگونگي اثرات تداخلي جريان، افت پسا و كارايي در حالت‌هاي مختلف براي هر كانوپي بررسي شد. در چترهاي در نظر گرفته‌شده، قطر چتر جلويي نصف چتر پشتي در نظر گرفته‌ شده است. نتايج، اهميت بررسي افت پسا در موقعيت‌هاي چيدماني مختلف را نشان مي‌دهد. پس از مطالعه فاصله‌هاي پشت‌به‌پشت دو كانوپي نسبت به هم، فاصله عمودي يك برابر قطر چتر پاييني كمترين افت پسا را نشان داد.

In the current study, for a special fabric that is used for parachute canopies the permeability of the canopy has been estimated empirically and numerically. Moreover, the coefficients of Darcyʹs equation resulted from experiment are used in 2D numerical simulation of a single parachute-like body. Assuming permeability for the fabric, the drag coefficient showed a 39 percent decrease rather than solid canopy. Comparison between a solid canopy and a permeable one showed significant differences in the results, especially in streamlines and pressure distribution. In order to diminish the numerical effort, the canopies were taken as 2D hemi-spherical porous cups. So-called two dimensional numerical simulations using FLUENT® software was conducted on a group of paired permeable with two different diameters in various vertical and horizontal distances. The diameter of lower canopy was considered as half that of the upper one. Tandem canopies were used in order to reduce the inflation shock of main parachute. The lateral relative displacement of lower canopy to upper one has been considered in order to stimulate true descending conditions. The results showed the interaction between flow fields of canopies has significant effect on drag coefficient of the cluster parachutes. Therefore, determining the length of the risers as the vertical distance and relative diameter of parachutes and their interactions was found to have a tremendous effect on the design of cluster parachutes. The study showed that the most desirable longitudinal distance between two canopies was equal to the diameter of lower canopy.