近场水下爆炸气泡与双层破口结构的相互作用

发布时间：2021-03-01 00:06

　　针对双层结构在水中受到水下爆炸冲击这一问题,利用欧拉有限元数值模型对近场水下爆炸气泡与双层破口结构的相互作用机理进行了研究,分析了舱室涌流及流场演化等规律。首先,通过放电实验对数值模型进行了验证,结果表明,数值结果和实验结果吻合较好;然后,总结了不同破口尺寸、不同起爆位置和不同壳间水位条件下的耦合作用规律。在内部空气、流体惯性以及破口的联合作用下,气泡演化过程中会出现气泡分割现象。当内层破口尺寸系数小于0.5时,内舱室内会出现二次涌流现象,且涌流形态较细长;炸药起爆位置系数小于0.1时,自由液面处会出现破碎和重闭合现象;壳内水位对舱室涌流量的影响作用较为复杂,当水位满舱时,急速涌流会减少船艇的应急时间。 

【文章来源】：爆炸与冲击. 2020,40(11)北大核心

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

欧拉有限元方法示意图

实验装置图

图3 实验装置图在数值模拟中，计算模型与实验模型中破口尺寸、板厚等基本参数一致。另外，计算域尺寸为0.15 m×0.05 m，最小网格尺寸为2.5×10-4 m，计算域边界为数值的无反射边界[27]。由图4可知，数值模拟中的气泡膨胀、收缩和射流等气泡形态和水冢现象与实验现象基本一致。其中，由气泡能量传递所形成的自由面处水冢并诱导结构产生的涌流现象被有效地模拟，其多峰效应也被很好地展示。另外，如图4(d)所示，本文的数值模拟方法能较好地模拟气泡运动后期的撕裂破碎和破口附近复杂的自由液面演化等过程。由图4可知，量化的涌流高度及气泡形态典型参数基本一致。综上所述，本文的数值结果与实验结果吻合较好，整个气泡运动过程都被很好地模拟出来，从而验证了算法的有效性和准确性。下文中将讨论近场水下爆炸气泡与双层破口结构的相互作用机理。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3056651