小当量梯恩梯水下爆炸气泡脉动的数值模拟

发布时间：2021-06-05 22:54

　　为了更准确地模拟小当量梯恩梯（TNT）水下爆炸的气泡脉动过程,对气泡脉动数值模拟结果的影响因素进行探究。应用Autodyn有限元软件对13 g TNT水下爆炸进行数值模拟发现,使用TNT的JWL状态方程和水的多项式状态方程及其参数,且网格尺寸为5 mm、边界条件为压力流出时,数值模拟结果与经验公式计算得到的理论值间误差较小。改变网格尺寸和边界条件,发现在满足工程精度前提下,网格尺寸为1 mm且边界条件为压力流出时数值模拟结果较准确,其中气泡脉动周期以及气泡膨胀最大半径的数值模拟结果与经验公式间的误差仅为3.61%和1%.对10 g TNT开展水下爆炸试验,并基于以上条件对试验进行数值模拟。发现各测点处试验结果与数值模拟结果间的误差较小,进一步验证了气泡脉动数值模拟的真实性和准确性。对10 g TNT炸药在不同爆炸深度下的气泡脉动进行数值模拟,得到了气泡脉动周期T和气泡膨胀最大半径Amax与爆炸深度H之间的关系:T=23.2e^-H/92.93+39.76e^-H/12.74+2.08,A_max=0.12e^-H/32... 

【文章来源】：兵工学报. 2020,41(S1)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

计算模型

气泡膨胀最大半径和气泡脉动周期是气泡脉动的2个主要表征参数。图2给出了水下爆炸气泡脉动过程的二维数值模拟结果。从图2中可以看到，气泡在31.2 ms时膨胀到最大半径，在60.8 ms时完成第1次气泡脉动。在水下爆炸过程中，对于TNT炸药有以下经验公式[14]:

图3给出了距炸药50 cm处测点的冲击波压力时程曲线。从图3中可见，冲击波峰值压力为20.69 MPa，而通过经验公式计算得到的冲击波峰值压力为22.34 MPa，二者之间误差为7.38%．同时从图3中还可以看到，冲击波衰减速度与经验公式吻合较好，证明了本文数值模拟结果的准确性。2 网格尺寸和边界条件对气泡脉动数值模拟的影响

【参考文献】：
期刊论文
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[3]水下爆炸气泡脉动的数值研究[J]. 黄兴中,王志军.  爆破器材. 2013(06)
[4]水下爆炸冲击波相互作用的仿真分析[J]. 盛振新,刘荣忠,郭锐.  火工品. 2012(03)
[5]水下爆炸数值仿真研究[J]. 徐豫新,王树山,李园.  弹箭与制导学报. 2009(06)
[6]AUTODYN水下爆炸数值模拟研究[J]. 刘科种,徐更光,辛春亮,杨拯磊,秦建.  爆破. 2009(03)
[7]水下爆炸冲击波和气泡脉动的数值模拟研究[J]. 胡毅亭,贾宪振,饶国宁,刘家骢.  舰船科学技术. 2009(02)
[8]水下爆炸气泡脉动的实验及数值模拟[J]. 荣吉利,李健,杨荣杰,王玺.  北京理工大学学报. 2008(12)
[9]基于LS-DYNA软件的水下爆炸数值模拟研究[J]. 辛春亮,秦健,刘科种,徐更光.  弹箭与制导学报. 2008(03)
[10]水深和药量的变化对水下爆炸气泡射流的影响研究[J]. 张阿漫,姚熊亮.  工程力学. 2008(03)

博士论文
[1]基于通用程序的水下爆炸及其对结构作用的数值模拟研究[D]. 贾宪振.南京理工大学 2008
[2]舰船非接触水下爆炸动力学的理论与应用[D]. 刘建湖.中国船舶科学研究中心 2002

硕士论文
[1]水下爆炸气泡动过程的数值模拟研究[D]. 逄春京.国防科学技术大学 2008
[2]水下爆炸数值模拟研究[D]. 闫伟杰.国防科学技术大学 2007



本文编号：3213076