基于声固耦合法的水下爆炸冲击波在复杂边界附近空化特性研究

发布时间：2021-06-14 13:22

　　在船舶与海洋工程领域中,水下爆炸问题一直都是学者们研究的热点,提高舰船的抗爆能力是各国海军关注的重点。水下爆炸载荷常常使舰船产生塑性大变形甚至折断的情况,因此对于水下爆炸的研究不仅有助于了解水下爆炸载荷对于舰船的损伤机理,而且有助于舰船的抗冲击设计,有助于提高海军舰艇的生命力。水下爆炸对于舰船的损伤形式主要分为冲击波对舰船的损伤、气泡脉动载荷对舰船的损伤以及空化效应对于舰船的损伤。一直以来对于冲击波以及气泡脉动的研究比较多,而对于水下爆炸空化现象的研究较少,本文主要针对水下爆炸产生的空化现象进行研究。当冲击波到达流固耦合界面时会发生反射,反射波与入射波的叠加可能会使界面附近产生负压区,当水域中压力达到水的空化压力时就会发生空化现象,空化现象会对附近的结构产生二次加载作用从而对结构造成损伤。首先本文从水下爆炸流固耦合的基本现象入手,采用声固耦合方法模拟经典Bleich&Sandler一维平板模型中的一维空化现象,通过计算一维平板模型中的空化区域范围与平板速度变化规律,将计算结果与解析解进行对比从而验证了声固耦合方法计算水下爆炸及空化问题的准确性。其次基于轴对称模型模拟了无限宽水域... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：112 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１水下爆炸对舰船毁伤（图片来自互联网）??

是由于冲击波与反射稀疏波进行叠加负压区从而产生空化效应。??大量的实验表明，空化效应的存在对舰船损伤有着较大的影响，空化区域的破灭往??往会对结构产生二次加载现象从而对舰船造成损伤，如图１．１所示为美国ＤＤＧ－８１驱逐??舰进行水下爆炸实验时形成的空化区域示意图，从图中可以看出水下爆炸在水面附近形??成了较大范围的空化区域，由此可见水下爆炸载荷下形成空化区域对舰船的影响是不可??忽略的，对于水下爆炸空化效果的研宄是必要的［３］。??１???一＾?ｔ－ｉ?—，?．?Ｊ?—????图１．２美国ＤＤＧ－８１驱逐舰水下爆炸实验空化区域｜４７］??２??

无论是整船的水下爆炸实船实验还是舰载设备的抗冲击研宄都落后于发达国??家，近些年来随着我国经济与军事实力的快速发展，我国军队也加强了舰船抗水下爆炸??的研宄，并进行了多次实船爆炸实验｜４１。如图１．３所示为美国对两柄船坞运输舰梅萨维??德号进行的水下爆炸试验。图１．５为我国海军进行实船水下爆炸实验。??图１．３美国两柄船坞运输舰梅萨维德号水下爆炸试验（图片来自互联网）??‘：?、之馨；，??：＇Ｔｓｗ：ｒ．?：?；，：；ｉ：??“：舊ａ－碌一ｔ．?ｎ??图１．５我国海军实船水下爆炸实验（图片来自互联网）??３??

【参考文献】：
期刊论文
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[3]计入气穴的水下爆炸作用下结构流固耦合三维数值模拟[J]. 张阿漫,任少飞,李青,李佳.  应用数学和力学. 2012(09)
[4]基于场分离的水下爆炸流固耦合计算方法[J]. 郭君,杨文山,姚熊亮,张阿漫,任少飞.  爆炸与冲击. 2011(03)
[5]铝合金舰艇在水下冲击波作用下动态响应的数值研究[J]. 许斐,周力,宗智.  舰船科学技术. 2011(01)
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[8]固支方形板在水下爆炸冲击波载荷作用下动态响应数值仿真研究[J]. 陈永念,谭家华.  舰船科学技术. 2008(01)
[9]舰船底部液舱结构在水下爆炸作用下的动态响应实验研究[J]. 张振华,王乘,黄玉盈,朱锡,李振环.  爆炸与冲击. 2007(05)
[10]水下爆炸作用下加筋板结构响应的数值仿真研究[J]. 牟金磊,朱锡,张振华.  船海工程. 2006(06)

博士论文
[1]基于双渐近法的水下爆炸流固耦合效应研究[D]. 肖巍.哈尔滨工程大学 2014
[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]基于谱单元法的舰船水下爆炸流固耦合机理研究[D]. 李佳.哈尔滨工程大学 2009



本文编号：3229919