近破口刚性壁水下爆炸气泡运动特性研究

发布时间：2020-06-02 14:02

【摘要】：在真实海洋战争中,已经损伤的战船还有可能受到水中兵器的二次打击,因此研究近破口结构水下爆炸的冲击波传播及气泡运动特性,对于船体结构设计和海战打击策略都具有重大意义。本文基于Autodyn ALE流固耦合算法,研究近无孔刚性壁水下爆炸及近破口刚性壁水下爆炸情况,并讨论装药量、水深、药包中心距结构水平距离、药包中心与破口竖向偏移距离以及破口大小对水下爆炸冲击波压力、气泡边界运动速度、水锤压力、气泡中心位移以及气泡脉动周期的影响。本文首先对本文的研究背景及意义进行了说明,阐述水下爆炸气泡运动理论的发展过程,描述主流军事水下爆炸试验及实验室尺度水下爆炸试验的方法,介绍目前能够实现非球形气泡的运动过程模拟的商用数值模拟软件及算法。对不同网格密度、不同模型尺寸和不同边界条件自由场水下爆炸工况进行模拟,与冲击波压力和气泡脉动最大膨胀半径、气泡脉动周期的经验公式计算结果对比,并参考已有实验数据,验证数值模拟可靠性。得到能保证计算精度且具有最高计算效率的网格密度,并拟合接触水下爆炸冲击波超压公式。在前文的基础上,建立近无孔结构水下爆炸轴对称模型计算模型、近破口刚性壁轴心轴对称计算模型以及近破口刚性壁非轴心对称水下爆炸计算模型,在刚性壁上设置压力测点,分析水平距离无量纲参数γ_(1)1))、竖向偏移无量纲参数γ_?及半径无量纲参数θ对水下爆炸冲击波、气泡脉动及射流的影响,进而研究后射流阶段气泡的动力学行为。本文旨在实现近结构及近破口结构水下爆炸在不同工况下的数值方法,并通过此方法分析近场水下爆炸冲击波及气泡与结构的耦合影响,同时针对目前研究匮乏的接触及近场水下爆炸气泡的贴壁射流现象、破口射流与壁面射流相互作用现象进行探讨,最后总结本文研究工作与不足,给出下一步研究的建议。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U674.70

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本文编号：2693266