技术特征：
1.一种快速部署浮空器充气时间计算方法，所述浮空器由高压气瓶通过其喷嘴进行充气，其特征在于，所述计算方法包括以下具体步骤：步骤一：建立二维轴对称的几何模型，所述几何模型沿对称轴依次包括高压气瓶所在的高压气瓶区、喷嘴所在的喷嘴区和浮空器所在的放气区三个区域；步骤二：根据步骤一所述几何模型划分四边形流场网格，并形成三个区域连通的计算域；步骤三：根据高压气瓶材料、喷嘴材料和浮空器蒙皮材料设定高压气瓶区、喷嘴区和放气区的壁面导热系数和比热容；步骤四：对步骤二所述计算域的压力和温度进行初始化，并设定标记时间t
check
＝0；步骤五：在第n个计算时间步，对所述计算域采用非定常simple算法进行流场计算，进入步骤六；步骤六：，计算高压气瓶区的平均压力p
bottle
和放气区的平均压力p
inflation
，并计算第一压差δp1＝p
bottle-p
inflation
，若δp1≥δp
checkvalve
，则进入步骤七，否则进入步骤十六；其中，δp
checkvalve
为单向阀导通压差；步骤七：计算第二压差δp2＝p
inflation-p
air
，若δp2＜δp
max
，则进步骤八，否则进入步骤十六；其中，p
air
为浮空器部署区域的大气压力，δp
max
为浮空器蒙皮所能承受最大压差；步骤八：若(l-l0)
·
π
·
h2≥v
balloon
，则进入步骤九，否则进入步骤十一；其中，l为当前放气区长度，l0为放气区初始长度，h为放气区高度，v
balloon
为浮空器的设计体积；步骤九：若t
check
＝0，则进入步骤十，否则进入步骤十五；步骤十：更新标记时间t
check
＝n
·
δt，进入步骤十五；其中，δt为计算时间步长；步骤十一：计算放气区的移动边界受力进入步骤十二；其中，m为放气区的移动边界网格数，p
i
为移动边界第i个网格所受静压，a
i
为移动边界第i个网格面积；步骤十二：计算速度变化量δv＝f
·
δt/(π
·
h2·
ρ
skin
)，进入步骤十三；其中，ρ
skin
为浮空器蒙皮面密度；步骤十三：计算移动边界的移动速度v＝δv+v
n-1
，并控制移动边界沿对称轴方向移动，移动后放气区更新长度l为l+v
·
δt，进入步骤十四；其中，v
n-1
为在第n-1个计算时间步移动边界的移动速度，步骤十四：对放气区重新划分四边形流场网格，并更新流场信息，进入步骤十五；步骤十五：令n＝n+1，返回步骤五；步骤十六：计算最终充气时间t
final
＝n
·
δt。2.根据权利要求1所述的一种快速部署浮空器充气时间计算方法，其特征在于，步骤四所述初始化步骤为：步骤一：高压气瓶区及与其连通的喷嘴区的一半区域设定初始压力为初始气瓶压力初始温度为浮空器部署区域大气温度t
air
；步骤二：放气区及与其连通的喷嘴区的一半区域设定初始压力为浮空器部署区域的大气压力p
air
，初始温度为浮空器部署区域大气温度t
air
。
3.根据权利要求1所述的一种快速部署浮空器充气时间计算方法，其特征在于，步骤五所述流场计算中采用理想气体方程。4.根据权利要求1所述的一种快速部署浮空器充气时间计算方法，其特征在于，步骤七所述移动边界为放气区垂直于对称轴且不与喷嘴区相邻的壁面。5.根据权利要求1所述的一种快速部署浮空器充气时间计算方法，其特征在于，步骤十所述重新划分四边形流场网格采用layering动网格技术实现。6.根据权利要求1所述的一种快速部署浮空器充气时间计算方法，其特征在于，所述浮空器蒙皮材料为聚乙烯。7.根据权利要求1所述的一种快速部署浮空器充气时间计算方法，其特征在于，所述高压气瓶及其喷嘴均为合金钢材质。8.一种快速部署浮空器浮力分析方法，其特征在于，该分析方法包括以下具体步骤：步骤1，在采用如权利要求1至7中任一所述的计算方法计算最终充气时间的同时，计算最终放气区长度l
max
＝l；步骤2，若t
check
＝0，则进入步骤3，否则进入步骤4；步骤3：计算浮空器浮力f
float
＝(l
max-l0)
·
π
·
h2·
ρ
air
·
g，其中ρ
air
为浮空器部署区域的大气密度，g为浮空器部署区域的重力加速度；步骤4：计算浮空器浮力f
float
＝v
balloon
·
ρ
air
·
g。9.一种快速部署浮空器充气时间计算设备，其特征在于，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1至7中任一所述计算方法的步骤。10.一种快速部署浮空器浮力分析设备，其特征在于，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求8中任一所述分析方法的步骤。
技术总结
本发明公开了一种快速部署浮空器充气时间以及浮力分析方法，属于浮空器研究领域。该方法首次采用单向流固耦合方法分析不同气源方案和不同工况下充气时间及产生的浮力，充分考虑外界大气工况，单向阀导通特征，气瓶材料，浮空器蒙皮材料对充气时间和浮力的影响。与现有试验方法相比，具有可重复性高，经济性高等特点，还可以获取现有数据采集设备很难获得的气瓶内部和喷嘴处流场特征。与现有三维流固耦合相比，具有所需计算小，难度低，成功率高等特点。本发明方法同样可以应用于其他工程织物数值研究，对浮空器和其他空间充气展开结构的气源设计提供了一种新的方法。源设计提供了一种新的方法。源设计提供了一种新的方法。
技术研发人员：李梦 程涵 杨雪 马俊 程锦 李雪江
受保护的技术使用者：四川福莱特科技有限公司
技术研发日：2022.11.22
技术公布日：2023/3/21