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火星表面探査ミッション実現へ向けた流体構造連成解析による新型パラシュートの提案

提出一种基于流固耦合分析的新型降落伞用于实现火星表面探测任务

基本信息

批准号：
16J10373
负责人：
金井太郎
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J10373/
关键词：
Drogue parachute Subsonic flow FSI NURBS Compressible flow Disk-gap-band parachute Supersonic flow Compressible-flow

项目摘要

パラシュートの流体構造連成（FSI）解析に向けて、昨年度までにアイソジオメトリック離散化を用いた圧縮性流体解析、気体透過係数の算出等を行った。これにより、多くの隙間が設けられたドローグパラシュート（リボンパラシュート）をより少ない格子点で表現することが可能となった。今年度はそれらを更に発展させ、実問題としてドローグパラシュートを対象とした、付加質量効果の把握およびFSI解析を行った。圧縮性流体領域で使用されるドローグパラシュートは、開傘後の早い段階では加速度的に落下する。一般に加速度を伴う運動では、周囲の流体が追従する付加質量効果が知られている。本研究では傘部を剛体として扱った時の付加質量を算出した。その結果、パラシュートが上向きの加速度を持つ場合は、下向きの加速度を持つ場合と比較して、付加質量効果が非常に小さい結果となった。これはパラシュートがおおよそ半球型の形状をしており、加速方向の影響を受けたと考えられる。FSI解析においては、流体と構造の両方がマッチする初期条件を準備することが重要となる。ドローグパラシュートのような加減速を伴うパラシュートに対しては、これまで非圧縮性流体領域用に確立されていた初期条件の推定方法が有効ではないことがわかった。本研究では、付加質量効果を考慮した新たな初期条件の推定手法を確立した。得られた初期条件を用いて、2種類のペイロード（宇宙船）質量におけるFSI解析を行い、ドローグパラシュートの動的特性を得た。

The fluid structure integration (FSI) analysis is carried out in the direction of analysis, discretization, compression fluid analysis and calculation of gas transmission coefficient. The number of grid points in the grid is likely to increase as a result of the gap between the grid and the grid. This year, we will continue to improve the quality of our products, improve the quality of our products, and improve our FSI analysis. In the field of compressible fluids, the acceleration of the early stages after opening the umbrella is reduced. General acceleration is accompanied by motion, circulation and fluid tracking, and the effect of adding mass is known. In this paper, the calculation of the additional mass of the umbrella part is carried out. The results are very small when comparing the upward acceleration with the downward acceleration The shape of the hemisphere is affected by the acceleration direction. FSI analysis, fluid structure and initial conditions are important. The method for estimating the initial condition of the fluid in the non-compressible fluid field is to establish the acceleration and deceleration of the fluid in the fluid field. In this study, we consider the new initial conditions and establish the estimation method. The initial conditions were obtained by FSI analysis of the mass of two types of spacecraft, and the dynamic characteristics of two types of spacecraft were obtained.