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基于ANSYS Workbench软件模拟高空发电翼伞三维结构研究【摘要】本文基于ANSYS Workbench软件，对高空发电翼伞进行三维结构研究。
在介绍了研究背景、研究目的和研究意义。
接着，对三维结构建模、工程分析、参数优化、稳定性分析和疲劳强度分析进行了详细讨论。
在对模拟结果进行了分析，提出了工程实践指导并展望未来研究方向。
通过本文的研究，可以为高空发电翼伞的设计和优化提供重要参考，有助于提高其稳定性和疲劳强度。
这对于促进高空风能利用的发展具有积极意义。
【关键词】高空发电翼伞、ANSYS Workbench、三维结构、建模、工程分析、参数优化、稳定性分析、疲劳强度分析、模拟结果分析、工程实践指导、未来展望、研究背景、研究目的、研究意义。
1. 引言1.1 研究背景高空发电技术是一种利用风能在高空地区进行发电的新型技术。
随着能源需求的增加和传统能源资源日益枯竭，高空发电技术被认为是未来可持续发展的重要途径之一。
翼伞作为高空风力发电装置的重要组成部分，其结构设计和性能分析对于提高高空发电效率和稳定性具有重要意义。
目前，随着计算机软件技术的不断发展和完善，基于ANSYS Workbench软件进行高空发电翼伞三维结构模拟研究成为可能。
该软件能够模拟复杂的结构和载荷情况，为工程师提供准确的分析和设计数据，从而指导实际工程实践。
本研究旨在利用ANSYS Workbench软件对高空发电翼伞的三维结构进行建模和分析，探讨其工程性能和稳定性，为高空发电技术的进一步发展提供理论支撑和实践指导。
通过研究翼伞的参数优化、稳定性分析和疲劳强度分析，可以为高空发电技术的工程实践提供参考，并为未来的技术改进和发展提出建议。
1.2 研究目的研究目的是通过ANSYS Workbench软件模拟高空发电翼伞的三维结构，探索其在实际工程应用中的可行性和优化方向。
具体包括对翼伞结构的建模过程、力学分析、参数优化、稳定性分析以及疲劳强度分析等方面进行深入研究，为高空发电技术的发展提供理论基础和工程实践指导。
翼伞九自由度动力学建模与仿真研究翼伞动力学涉及到动力学建模以及翼伞气动特性等方面，对于翼伞的操稳特性分析以及总体设计具有极为重要的意义。
本文主要利用当前主流的9自由度模型分析翼伞的运动特性。
9自由度模型是在6自由度模型的基础上增加了翼伞与载荷的3个相对运动自由度，可以较为完整的反应翼伞系统的运动情况。
本文利用九自由度模型仿真翼伞在不同后缘下偏控制条件下的运动，并分析翼伞安装角参数对于翼伞运动的影响。
1 翼伞动力学建模与参数设置1.1 坐标系及坐标转换将翼伞系统简化为翼伞与载荷两个刚体，通过铰链c连接，翼伞与载荷可绕连接点c自由转动。
如图1所示，翼伞系统坐标系为（Xc，Yc，Zc），其中原点为系统质心c，坐标轴平行于地面坐标系（Xe，Ye，Ze）；翼伞体坐标系为（Xp，Yp，Zp），其原点位于翼伞质心p，本文假设翼伞质心位于翼伞中轴线上；载荷体坐标系为（Xb，Yb，Zb），其原点位于载荷质心b。
翼伞质心p与连接点c的连线与翼伞Zp轴的夹角μ为翼伞安装角，安装角决定了翼伞相对于系统整体的位置。
上述各式中，为附加质量与惯量，可以利用Lissaman与Brown的经验公式计算得到；，以伞翼、载荷质心到连接点C矢量的叉乘矩阵；，为载荷舱、伞翼转动角速度；Ma为在载荷舱坐标系下的翼伞与载荷舱相对扭转产生的扭转力矩。
1.2.1 翼伞基本参数翼伞具体设计参数如表1所示。
1.2.2 翼伞气动力处理气动参数处理主要通过理论估算的方法获得。
气动力计算公式和系数来源于相关文献[1]，升阻系数以及俯仰力矩系数由Lingrad提供的数据[2]插值得到其余系数根据相关文献[3]估算得到。
2 翼伞运动仿真对翼伞施加后缘单侧下偏控制后，会使翼伞受到非展向对称的气动力，进而实现转弯运动。
令翼伞首先进行滑翔运动，在50s时施加50%左侧下偏操纵，记录翼伞运动情况。
图2显示了翼伞的运动轨迹。
施加单侧下偏控制前，翼伞作直线运动，输入单侧下偏控制后，翼伞在水平方向上作圆周运动。
基于ANSYS Workbench软件模拟高空发电翼伞三维结构研究引言一、高空发电翼伞的结构特点高空发电翼伞是一种类似于降落伞的结构，主要由伞面、伞杆、发电装置、控制系统等部分组成。
其结构特点包括轻质、高强度、柔性等，具有适应高空环境的特点。
其结构也需要满足空气动力学和结构力学的要求，以保证其在高空环境中的稳定性和安全性。
二、ANSYS Workbench软件的应用ANSYS Workbench是一种常用的工程分析软件，其可以进行多物理场耦合分析，包括结构分析、空气动力学分析、热传导分析等。
在本文研究中，我们将使用ANSYS Workbench进行高空发电翼伞的结构分析研究，包括静力学分析、动力学分析、疲劳分析等。
通过这些分析，我们可以得到高空发电翼伞的结构应力、振动、疲劳等方面的信息，为其结构设计和优化提供依据。
三、模型建立与网格划分在进行结构分析前，首先需要建立高空发电翼伞的三维模型，并进行网格划分。
模型的建立需要考虑其真实性和简化性，以确保计算的准确性和效率。
网格划分则是将模型离散化为有限单元，以便进行有限元分析。
在模型建立和网格划分过程中，需要考虑材料的力学性能、结构的边界条件和加载条件等因素，以得到真实有效的计算结果。
四、静力学分析在进行高空发电翼伞的结构分析时，首先需要进行静力学分析，以研究其在静态加载下的应力、变形等情况。
静力学分析涉及到材料的本构模型、加载条件、边界条件等方面。
通过静力学分析，我们可以了解高空发电翼伞在不同加载条件下的应力分布、位移、变形等信息，为其结构设计和安全评价提供依据。
六、疲劳分析高空发电翼伞在长期工作中会受到交变加载的作用，因此需要进行疲劳分析。
疲劳分析旨在研究高空发电翼伞在交变加载下的疲劳寿命、疲劳裂纹扩展等情况。
通过疲劳分析，我们可以了解高空发电翼伞的结构寿命、裂纹扩展速度等信息，为其结构设计和安全评价提供依据。
基于ANSYS Workbench软件模拟高空发电翼伞三维结构研究【摘要】本文基于ANSYS Workbench软件，对高空发电翼伞的三维结构进行了模拟研究。
在建模与网格划分部分，我们详细介绍了模型的构建过程并进行了网格划分。
载荷及边界条件设置部分说明了模拟过程中设置的各项条件。
通过模拟计算，我们得到了该结构在不同情况下的应力分布和变形情况。
结果分析与讨论部分对模拟结果进行了详细分析，并指出了结构存在的问题和改进方向。
在优化设计部分，我们提出了针对该结构的优化方案。
通过研究成果总结了本文的成果，并展望了未来在高空发电翼伞领域的研究方向。
本研究为高空发电翼伞结构设计提供了重要的参考依据，具有一定的理论和实际价值。
【关键词】高空发电、翼伞、三维结构、ANSYS Workbench、模拟、建模、网格划分、载荷、边界条件、计算、结果分析、优化设计、研究成果、未来展望1. 引言1.1 研究背景翼伞式高空发电是一种较为先进的高空发电技术，它利用高空强劲的气流驱动翼伞旋转，从而产生电能。
翼伞的结构设计与性能优化对高空发电系统的效率和稳定性至关重要。
通过基于ANSYS Workbench软件进行三维结构模拟研究，可以有效地分析翼伞在不同工况下的受力情况、变形情况以及动态特性，为翼伞设计与优化提供科学依据。
本文旨在通过对高空发电翼伞的三维结构进行模拟研究，探索其在实际应用中的性能表现，为高空发电技术的发展提供理论支持和实用指导。
通过建立合理的模型，并进行载荷及边界条件设置、模拟计算、结果分析与讨论以及优化设计，将为高空发电翼伞的结构设计和性能优化提供有益的参考。
1.2 研究目的研究目的是通过基于ANSYS Workbench软件的模拟，对高空发电翼伞的三维结构进行深入研究，探索其在高空风能利用领域的应用前景。
具体目的包括：分析高空发电翼伞的结构特点和力学行为，探讨其在高空环境下的受力情况；验证高空发电翼伞在不同风速和气候条件下的工作性能，并评估其可靠性和稳定性；优化高空发电翼伞的设计，提高其发电效率和适应性，以实现更好的风能利用效果；为高空风能发电技术的发展提供可靠的理论支持和技术指导，推动可再生能源领域的研究和应用。
基于ANSYS Workbench软件模拟高空发电翼伞三维结构研究【摘要】本研究基于ANSYS Workbench软件对高空发电翼伞进行了三维结构模拟研究。
首先介绍了研究背景和研究意义，然后详细描述了建模与网格划分、加载及边界条件设置、模拟分析、结果展示和讨论过程。
通过模拟分析得出了对高空发电翼伞结构的一些重要结果和结论，其中包括实验验证的结果。
最后总结了研究成果，提出了未来研究的展望。
本研究为高空发电翼伞的结构设计和性能优化提供了参考和指导。
【关键词】ANSYS Workbench软件、高空发电、翼伞、三维结构、建模、网格划分、加载、边界条件、模拟分析、结果展示、讨论、实验验证、结论、展望、研究背景、研究意义。
1. 引言1.1 研究背景目前，基于ANSYS Workbench软件进行高空发电翼伞三维结构的模拟研究已经成为研究的热点之一。
通过建立合理的模型，进行网格划分，并设置适当的加载和边界条件，可以对高空发电翼伞的性能进行准确的模拟分析，为设计优化提供依据。
本文旨在通过对高空发电翼伞的三维结构进行模拟研究，探讨其在高空风能发电领域的应用及发展前景，为其进一步研究和应用提供参考和支持。
1.2 研究意义高空发电翼伞是一种新型的清洁能源发电技术，通过利用风能实现高空风能资源的开发和利用。
翼伞风能发电技术具有无二氧化碳排放、不受地形限制、高效利用风能等优点，是一种具有广阔应用前景的新型清洁能源技术。
在当前环境下，人类社会迫切需要转变能源结构，减少对传统化石燃料的依赖，开发和利用清洁能源已成为全球共识。
翼伞风能发电技术的引入，将为人类社会的可持续发展做出重要贡献。
本研究旨在通过基于ANSYS Workbench软件的模拟，对高空发电翼伞的三维结构进行研究和分析，探讨其在风能发电领域的应用前景。
该研究对于提高翼伞风能发电技术的效率和可靠性具有重要意义，有助于推动清洁能源技术的发展和应用，为减缓气候变化、改善环境质量做出积极贡献。
基于ANSYS／LS-DYNA的低速碰撞仿真模拟
岳建军
【期刊名称】《中国造船》
【年(卷),期】2004(045)B12
【摘要】提出一种基于ANSYS／LS-DYNA低速碰撞动力响应计算的显式求解分析方法。
首先采用有限元法，将撞击体离散成由三维实体单元构成的具有一定初始速度的离散质量系统，对靶板采用二维壳单元离散。
然后在给定撞击速度的输入条件下，采用点面接触算法求解低速碰撞的动力响应时间历程。
结合一个工程实例计算，说明了该方法的适用性。
【总页数】5页(P157-161)
【作者】岳建军
【作者单位】华中科技大学交通科学与工程学院，湖北武汉430074
【正文语种】中文
【中图分类】U661.43
【相关文献】
1.基于LS-DYNA的汽车保险杠低速碰撞仿真研究 [J], 胡韶文;宋年秀;许津;孙根柱;刘鹏
2.基于ANSYS Workbench的汽车滑轨自动注油装置中喷油嘴低速碰撞分析 [J], 王登阳;顾文斌;杨浩;骆文韬;张晓武;肖沛
3.基于 ANSYS Workbench 的保持架柔性夹具的低速碰撞仿真 [J], 许海涛;顾文斌;王强
4.基于SolidWorks和LS-DYNA的汽车保险杠低速碰撞仿真研究 [J], 谢颂京
5.基于LS-DYNA的采煤机滚筒仿真模拟 [J], 黄秋来
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基于ANSYS/LS-DYNA的箱体跌落仿真作者：黄黎赵立军甘朝虹来源：《科技资讯》 2012年第14期黄黎1 赵立军2 甘朝虹1(1.中国人民解放军装备学院研究生院; 2.中国人民解放军装备学院信息装备系北京101416)摘要:通过箱体跌落试验,我们可以获得箱体跌落受力与形变方面的数据与结论,用以各个领域的研究。
但是由于跌落问题的瞬态性,获取跌落中的数据需要反复用箱体进行跌落,数据捕捉难度大,且试验成本昂贵。
随着计算机仿真技术的发展,借助计算机仿真技术,我们能够很好地解决这一问题。
本文基于ANSYS/LS-DYNA进行了箱体跌落仿真,阐述了ANSYS软件对箱体跌落的仿真过程,通过对原有箱体建立模型并进行跌落仿真获取了箱体的形变和应力数值。
试验表明,借助该软件可以很好地解决跌落仿真问题。
关键词:跌落仿真 ANSYS/LS-DYNA 应力与形变中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(b)-0006-03不少物体的损坏大都源于跌落碰撞,研发人员往往耗费大量的时间和成本,针对产品做相关的质量试验,最常见的结构试验就是跌落试验。
这种方法可靠,但也存在这许多不足之处,如:试验的操作过程需要耗费大量的人力、财力,从而增加产品成本;试验发生的历程短,很难观察到试验过程中的现象;很难观察到产品内部特性和内部现象;测试的条件难以控制,使得试验重复性很差等等。
利用LS-DYNA对其进行相关的模拟仿真可以很好的解决上述问题。
ANSYS/LS-DYNA是世界上最著名的通用显式动力分析程序,能够模拟真实世界的各种复杂几何非线性、材料非线性和接触非线性问题,特别合适求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成形等非线性动力冲击问题,同时可以求解出热、流体及流固耦合问题。
本文利用LS-DYNA中提供的跌落测试的程序模块,分析箱体的跌落过程。
1 仿真环境与原理1.1 仿真硬件环境仿真硬件环境如图1所示,包括交换机、PC机、笔记本组成的网络环境。
基于ANSYS Workbench软件模拟高空发电翼伞三维结构研究一、高空发电翼伞的工作原理和结构特点高空发电翼伞是一种利用风能来发电的设备，其工作原理类似于风力发电机。
通过将飞艇或气球悬挂在高空，利用高空强风来带动发电机发电。
高空发电翼伞具有结构轻巧、风能资源丰富、无地面基础、适应性强等特点，因而被广泛应用于高空发电系统中。
高空发电翼伞的主要结构包括翼伞、飞艇、发电机等部件。
翼伞是高空发电翼伞的核心部件，其结构设计和材料选择对于整个系统的性能和效率有着重要影响。
高空发电翼伞的结构设计和分析显得尤为重要。
二、高空发电翼伞的结构设计（一）翼伞的形状设计翼伞的形状设计是高空发电翼伞结构设计的关键环节。
翼伞的形状设计应考虑到其受力特点和风场环境等因素，以保证翼伞在高空风场中能够稳定工作。
采用ANSYS Workbench软件中的几何建模工具，可以对翼伞的形状进行优化设计，以减小风阻力，提高发电效率。
（二）翼伞的材料选择对于高空发电翼伞而言，材料的选择至关重要。
翼伞的材料应具有足够的强度和刚度，以承受高空风场中的风载荷。
材料还应具有较低的密度，以减小翼伞的自重，提高其运行效率。
采用ANSYS Workbench软件中的材料库，可以对各种材料进行性能对比分析，选择最适合的材料。
（三）翼伞的连接结构设计翼伞与飞艇或气球之间的连接结构是高空发电翼伞的另一个关键部分。
连接结构的设计应考虑到其受力特点、重量和成本等因素，以确保连接结构具有足够的强度和稳定性。
通过ANSYS Workbench软件中的结构分析工具，可以对连接结构进行强度、刚度和稳定性分析，优化设计连接结构。
三、高空发电翼伞的仿真分析基于ANSYS Workbench软件，对高空发电翼伞的三维结构进行了详细的仿真分析，包括静力分析、动力学分析和疲劳分析等，以评估翼伞在高空风场中的受力情况和工作性能。
本研究还发现，基于ANSYS Workbench软件的仿真分析方法能够有效地评估高空发电翼伞的结构性能和工作性能，为高空发电翼伞的设计和研发提供了一种有效的分析工具和技术手段。
利用ANSYS/LS-DYNA仿真计算ANSYS/LS-DYNA的前后处理器是ANSYS/PRE-POST,求解器LS-DYNA，是全世界范围内最知名的有限元显式求解程序。
LS-DYNA在1976年由美国劳伦斯·利沃莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）J.O.Hallquist博士主持开发，时间积分采用中心差分格式，当时主要用于求解三维非弹性结构在高速碰撞、爆炸冲击下的大变形动力响应，是北约组织武器结构设计的分析工具。
LS-DYNA的源程序曾在北约的局域网Pubic Domain公开发行，因此在广泛传播到世界各地的研究机构和大学。
从理论和算法而言，LS-DYNA是目前所有的显式求解程序的鼻祖和理论基础。
1988年，J.O.Hallquist创建利沃莫尔软件技术公司（Livermore Software Technology Corporation），LS-DYNA开始商业化进程，总体来看，到目前为止在单元技术、材料模式、接触算法以及多场耦合方面获得非常大的进步。
1996年功能强大的ANSYS前后处理器与LS-DYNA合作，命名为ANSYS/LS-DYNA，目前是功能最丰富，全球用户最多的有限元显式求解程序。
ANSYS/LS-DYNA的用户主要是发达国家的研究机构、大学和世界各地的工业部门（航空航天、汽车、造船、零件制造和军事工业等）。
应用领域是：高速碰撞模拟（如飞机、汽车、火车、船舶碰撞事故引起的结构动力响应和破坏）、乘客的安全性分析（保护气囊与假人的相互作用，安全带的可靠性分析）、零件制造（冲压、锻压、铸造、挤压、轧制、超塑性成形等）、罐状容器的设计、爆炸过程、高速弹丸对板靶的穿甲模拟、生物医学工程、机械部件的运动分析等。
ANSYS/LS-DYNA强大功能的基础是求解器的理论基础和丰富算法。
下面仅就LS-DYNA在模拟冲压、锻压和铸造等工艺过程的功能和特色进行说明：1. 冲压薄板冲压过程的物理描述是：在模具各部件（通常是凸模、凹模和压料板）的共同作用下，板料发生大变形，板料成形的变形能来自强迫模具部件运动外功，而能量的传递完全靠模具与板料的接触和摩擦。
基于LS-DYNA的三维翼伞参数化建模仿真研究许望晶;滕海山【摘要】The aerodynamic performance numerical simulation study of parafoil is mostly restricted to the 2D aerofoil profile or the 3D numerical simulation in which the canopy is basically assumed to be rigid, and thus accurate aerodynamic performance parameters can’t be obtained, for engineering research. In order to im-prove the parafoil simulation accuracy and efficiency, based on APDL, parametric 3D geometric models of pa-rafoil with the cutter of the front edge are built and are meshed automatically to generate the finite element models, and then aerodynamic performance considering canopy flexible can be acquired by using the LS-DYNA. The 3D-parafoil parameterization design and simulation platform are established by the use of MATLAB GUI and are validated, the results show that the parafoil aerodynamic performance simulation para-meters coincide with the experimental data, which indicates the platform has a certain feasibility.%目前对翼伞气动性能的仿真研究大部分局限在二维翼型剖面或者不考虑伞衣柔性的三维数值仿真研究，因而无法获得较准确的翼伞气动性能参数，不能为工程研究提供借鉴和依据。
为了提高翼伞仿真的准确性和效率，文章结合翼伞的设计流程，基于APDL（ANSYS Parametric Design Language）语言对翼伞进行参数化几何建模，生成带前缘切口的翼伞三维几何模型，并自动划分网格生成有限元模型，再利用LS-DYNA求解器进行流固耦合求解，由于仿真求解中考虑了伞衣柔性，因而获得更准确的翼伞气动性能参数。
基于MATLAB的GUI（Graphic User Interface）模块建立翼伞参数化设计、仿真平台，并进行了验证，翼伞气动性能仿真参数与翼伞试验数据基本吻合，说明该平台具有一定的可信性。
【期刊名称】《航天返回与遥感》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】9页(P11-19)【关键词】三维翼型;参数化建模;LS-DYNA软件;仿真平台;翼伞【作者】许望晶;滕海山【作者单位】北京空间机电研究所，北京 100094;北京空间机电研究所，北京100094【正文语种】中文【中图分类】V211.30 引言翼伞是根据飞机翼型产生升力的原理制作的一种降落伞，具备优良的滑翔性能、良好的稳定性和操纵性，可用于人员空降、航天器回收、无人机着陆、武器装备精确空投等多种应用领域，是回收着陆专业很有发展前途的一种型式[1]。
翼伞气动性能的研究一直是翼伞研究的热点和难点。
美国从20 世纪60 年代开始对翼伞进行了大量风洞试验研究[2]，并于 80 年代做了大量空投试验，进一步推动了翼伞技术的发展。
随着计算机技术和计算流体力学的飞速发展，对翼伞进行数值仿真研究越来越深入。
Mittal等对带前缘切口的二维翼型剖面进行了数值模拟，得到了不同雷诺数下的升阻特性[3-4]；Mohammadi和Johari用Fluent软件分析了Clark Y二维翼型的气动特性，考虑了前缘切口，但未考虑柔性，并给出了内外流场特点[5-6]；C. Ibos等利用SINPA（numerical simulation of parachutes）软件采用非结构化网格的方法对三维翼伞的工作过程进行了数值模拟[7]，得到了绕伞衣工作时的速度、压力分布情况；李扬对二维翼伞剖面进行了模拟[8]，研究了翼伞非定常气动特性和表面涡脱落的周期性变化，所采用的计算模型未考虑前缘切口和翼伞的柔性；李健针对二维翼型剖面研究了切口角度和高度对翼型剖面气动特性的影响[9]，模型未考虑翼型的变形及翼型的内压；韩雅慧研究了有切口无气室、有气室无小孔和有气室有小孔3种翼伞表面光滑情况下以及翼伞表面不光滑处理后的气动力特性及绕流流场[10]，但是未考虑翼伞的柔性。
朱旭等计算了翼伞平面形状对翼伞气动性能的影响，详细分析了翼伞弧面下反角、翼型和前缘切口对翼伞气动性能的影响[11-12]，翼伞模型均未考虑翼伞的柔性变形。
由于翼伞柔性结构大变形的高度非线性和周围空气流场的高度复杂性，目前国内尚无系统的气动力数据库可供参考，同时国内对翼伞气动力的研究还非常少，而且大部分局限在二维翼型剖面，三维数值仿真的成果也不多，且基本上把翼伞伞衣当成刚性处理，更没有形成翼伞参数化设计流程。
虽然LS-DYNA在降落伞的流固耦合仿真中应用较多，但由于翼伞结构以及受力情况的复杂性，在国内外公开的文献中很难找到使用LS-DYNA对翼伞进行气动性能仿真的相关研究。
本文尝试建立翼伞参数化建模流程，使用LS-DYNA对翼伞进行流固耦合仿真获得其气动性能参数，并与试验数据进行对比。
本文结合翼伞的设计流程[13]，基于APDL（ANSYS Parametric Design Language）语言对翼伞进行参数化几何建模，生成带前缘切口的翼伞三维几何模型，并自动划分网格生成有限元模型，再利用LS-DYNA求解器进行流固耦合求解，并在仿真求解中考虑了伞衣柔性，因而获得更准确的翼伞气动性能参数。
同时为了使整个仿真过程尽量简洁、便捷，基于MATLAB的GUI（Graphic UserInterface）模块开发了集成平台的图形用户界面，从而提高了仿真的品质和工作效率。
1 翼伞稳态仿真冲压式翼伞的典型工作过程包括充气、稳定滑翔和机动降落三个步骤[14]，其中绝大部分的工作时间处于稳定滑翔阶段，因此翼伞在这个阶段的气动力特性是翼伞总体设计的重点，若能通过仿真获得该阶段翼伞的气动力参数，将为翼伞总体设计提供重要依据。
因此针对这一阶段进行翼伞仿真流程的初步构建，在此基础上利用该流程对数值算法的关键参数进行调整和优化，形成具有较强稳定性和可靠度的翼伞仿真流程，获得翼伞的气动性能参数，为翼伞总体设计提供了借鉴和依据。
将通用仿真流程[15]应用在翼伞仿真进行优化后，得翼伞仿真流程如图1所示。
图1 翼伞仿真流程Fig.1 Parafoil simulation flow chart1.1 模型假设与初、边值条件翼伞稳降速度在周围大气参数不发生变化的条件下是定值，因此可利用低速风洞模拟翼伞在这种状态下的运动过程，进而可设置合适的仿真参数来对相应风洞试验进行仿真模拟，在稳态仿真中，参照风洞试验的常见装配方式直接将伞绳端点固定在流场中。
对于翼伞结构建模，本文采用简化合并的思路，将翼伞上下翼面及翼肋这一类面积较大的织物结构抽象定义为伞衣结构，材料属性简化为双向异性的复合材料薄膜结构，保留伞衣加强带，伞绳简化为上下支伞绳和上下支操作绳，其材料属性都简化为单向受拉的索结构。
翼伞稳态阶段的速度远低于声速，因此整个流场仿真的速度区间为低速段，可采用不可压缩流场进行模拟。
流场设计为长方体，流体入口面和出口面分别设置为压强入口和压强出口，都具有恒定的状态参数值，同时在出口面添加无反射约束，用于模拟远场状态。
稳态仿真是对风洞试验的模拟，考虑到仿真试验具备消除壁面对流体剪切作用的功能，能使仿真结果与翼伞置于无限大流场的情形更为接近，因此将流场的壁面设置为滑移、无反射条件。
流场域初速度统一设置为入口处约束速度值的流场初始条件设置方法，即保持流体入口面一直有一个恒速的来流。
1.2 几何建模1.2.1 参数化几何建模设计模块对翼伞进行几何建模首先需要确定翼伞的翼型，本模型翼伞的翼型采用Clark-Y型[16] 。
为了方便对翼伞模型进行修改，本文基于APDL语言对翼伞进行参数化几何建模。
（1）翼伞的基本参数翼伞基本参数有：翼伞名义面积S，展弦比A，绳展比r，窄气室的个数Nn和宽气室的个数Nw，上翼面窄、宽气室的宽度Wn和Ww，翼伞安装角φ。
翼伞模型的弦向和展向示意如图2～3所示，图中R为伞绳特征长度，ai、bi、ci、di、ei、fi、gi、hi、ki、li为翼伞几何建模中的关键点。
通过这些关键点连成线，再形成面，即可建立起翼伞的几何模型，根据这些关键点、线、面的几何关系进行有规律的编号，便可形成参数化建模。
图2 翼伞弦向示意Fig.2 The parafoil chordwise diagram图3 翼伞展向示意Fig.3 The parafoil spanwise diagram翼伞最边上翼肋与中间对称翼肋的夹角θ为：式中 R1为伞绳交汇点与上翼面的垂直距离。
相邻窄气室间的夹角ε为：相邻半宽气室间的夹角γ为：通过上面的参数以及几何关系可算出图中翼伞翼肋上各点的坐标值。
（2）伞衣加强带参数伞衣加强带参数包括：上翼面加强带的个数、下翼面加强带的个数、上翼面加强带距上翼面前缘点的距离占整个上翼面线的比例、下翼面加强带距下翼面前缘点的距离占整个上翼面线的比例（不包括翼伞上下翼面前后缘的加强带）。
（3）伞绳及操纵绳相关参数伞绳及操纵绳相关参数包括：上下支伞绳交汇点距下翼面的距离、上下支操作绳交汇点距下翼面的距离、上支操纵绳的个数、相连接气室的编号以及相连接的最大气室编号。
基于以上的设计模块，明确了翼型以及相关的翼伞参数，便可以通过APDL命令流采用自底向上的建模方法编写翼伞参数化几何建模程序，即从关键点开始依次建立模型的点、线、面和体。
整个过程的关键和难点在于规划好各结构占用的系统资源，即模型中点、线、面和体的编号以及编号与翼伞参数之间的关系，以实现对这些结构的高效调用[17]。
本参数化翼伞模型是基于Clark-Y翼型进行建模的，翼肋开孔，小型翼伞气室宽度相等，而大型翼伞为防止两端气室塌陷，一般两端为窄气室，中间为宽气室，对大小型翼伞的这点区别在编程中进行了考虑。
