气枪气泡动态特性及其对舰船的冲击响应研究
发布时间：2021-01-02 03:24
气泡动力学是流体力学中的一个重要分支,近年来人们发现一些之前没有注意过的现象,比如气泡减阻,气泡降噪等应用开始让人们对气泡有了新的认识。从上世纪60年代开始,气枪由于环保、稳定等特色,逐渐成为海底资源勘探必备装备。在军用方面,由于气枪的可控性较好,人们开始尝试使用气枪气泡载荷代替炸药载荷进行实船试验。本文首先简化气枪模型,通过实验,理论,数值等三个方面对国内外的研究进展进行了综述,发现在气泡动力学方面这三者均有了较多深入的研究。由于气枪气泡在国内外研究方法上大多基于球形气泡方程,而另一方面随着计算机技术的快速发展,边界元法在气泡动力学上表现出较大优势。因此,在不可压缩势流理论的假设下,本文分别建立了轴对称边界元气泡模型和三维边界元气泡模型。针对气枪气泡,在上述模型基础上通过改进边界元方法中的不足,建立了完整的气枪气泡模型。首先修改状态方程建立了单枪模型,该模型考虑了气枪梭阀截流和气枪内温度对气泡的影响;通过三维边界元网格的“缝合”处理,本文建立了气泡融合模型,实现了气泡的融合过程,并探讨了气泡间距对融合、射流的影响,在此基础上建立了相干枪模型。为了研究气枪气泡的动态特性,本文通过轴对称...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
气泡与边界相互作用意图
b w gdt为气泡对流场做功的大小，即 δ W=bP dV ；本文下bubble，最终可得气枪的状态方程为( )p g v b bbb vC T C T m PV QTm C += 射速率，由于发射速率受到梭阀两端空气压力以及较为复杂，Landr [11]将其简化，认为气枪是匀速向00dmmdtητ= 次都能完全发射，其中η 为气体发射系数，其值一的物质量，可以通过气体状态方程(2-11)换算得到立非平衡态物质量的转移速率方程，( )dtg ggm P PdmVκ = Vg都随着时间变化，上式的计算结果如下图所示，
压力使用式(2-30)，不过远场压力不同于近场压力波还需要考虑海面的虚反射，从中可以看到，压力波遇到自由液面后会产生反射，其相位和原来的压力波正好相差π ，极性相反，因此形成“鬼波”(reflection pulse)。虚反射压力波和直达波的时间算公式如下，d 2 d1tc Δ = 图 2.7 虚反射示意图其中 c 为水中声速。数值实现与计算流程H2d1d2
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于势流理论的气枪气泡远场压力子波特性研究[J]. 叶亚龙,李艳青,张阿漫. 物理学报. 2014(05)
[2]爆炸气泡与舰船相互作用的相似性方法研究[J]. 王诗平,朱枫,吴超,张阿漫. 中国造船. 2012(02)
[3]气泡与自由液面相互作用的实验研究[J]. 张阿漫,王超,王诗平,程晓达. 物理学报. 2012(08)
[4]同相气泡耦合特性实验研究[J]. 王诗平,张阿漫,刘云龙,王超. 力学学报. 2012(01)
[5]考虑多种因素影响的海上地震勘探气枪震源单枪子波数值模拟(英文)[J]. 李国发,曹明强,陈浩林,倪成洲. Applied Geophysics. 2010(02)
[6]Numerical simulation of bubble breakup phenomena in anarrow flow field[J]. 张阿漫,倪宝玉,宋炳月,姚熊亮. Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2010(04)
[7]水下爆炸气泡融合动态特性研究[J]. 张阿漫,曾令玉,王诗平,杨树涛,姚熊亮,闻雪友. 应用数学和力学. 2010(02)
[8]气枪阵列远场子波模拟与应用[J]. 陈浩林,倪成洲,邢筱君,李晓东,李希波,韦秀波,刘原英,袁学东. 石油地球物理勘探. 2008(06)
[9]气枪震源理论与技术综述(下)[J]. 陈浩林,全海燕,於国平,李维东,刘原英. 物探装备. 2008(05)
[10]气枪震源理论与技术综述(上)[J]. 陈浩林,全海燕,於国平,李维东,刘原英. 物探装备. 2008(04)
博士论文
[1]近场水下爆炸气泡载荷及对结构毁伤试验研究[D]. 崔杰.哈尔滨工程大学 2013
[2]水下粘性气泡（空泡）运动和载荷特性研究[D]. 倪宝玉.哈尔滨工程大学 2012
[3]水中结构物附近爆炸气泡运动特性研究[D]. 王诗平.哈尔滨工程大学 2011
[4]柱形装药气泡动态特性及射流冲击毁伤研究[D]. 黄超.哈尔滨工程大学 2011
[5]流体与结构砰击的相似解与时域分析[D]. 许国冬.哈尔滨工程大学 2010
[6]范氏气体下气枪激发子波信号模拟研究[D]. 王立明.长安大学 2010
硕士论文
[1]气枪震源子波研究及气枪阵列性能优化[D]. 羊慧.哈尔滨工程大学 2015
本文编号：2952556
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
气泡与边界相互作用意图
b w gdt为气泡对流场做功的大小，即 δ W=bP dV ；本文下bubble，最终可得气枪的状态方程为( )p g v b bbb vC T C T m PV QTm C += 射速率，由于发射速率受到梭阀两端空气压力以及较为复杂，Landr [11]将其简化，认为气枪是匀速向00dmmdtητ= 次都能完全发射，其中η 为气体发射系数，其值一的物质量，可以通过气体状态方程(2-11)换算得到立非平衡态物质量的转移速率方程，( )dtg ggm P PdmVκ = Vg都随着时间变化，上式的计算结果如下图所示，
压力使用式(2-30)，不过远场压力不同于近场压力波还需要考虑海面的虚反射，从中可以看到，压力波遇到自由液面后会产生反射，其相位和原来的压力波正好相差π ，极性相反，因此形成“鬼波”(reflection pulse)。虚反射压力波和直达波的时间算公式如下，d 2 d1tc Δ = 图 2.7 虚反射示意图其中 c 为水中声速。数值实现与计算流程H2d1d2
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于势流理论的气枪气泡远场压力子波特性研究[J]. 叶亚龙,李艳青,张阿漫. 物理学报. 2014(05)
[2]爆炸气泡与舰船相互作用的相似性方法研究[J]. 王诗平,朱枫,吴超,张阿漫. 中国造船. 2012(02)
[3]气泡与自由液面相互作用的实验研究[J]. 张阿漫,王超,王诗平,程晓达. 物理学报. 2012(08)
[4]同相气泡耦合特性实验研究[J]. 王诗平,张阿漫,刘云龙,王超. 力学学报. 2012(01)
[5]考虑多种因素影响的海上地震勘探气枪震源单枪子波数值模拟(英文)[J]. 李国发,曹明强,陈浩林,倪成洲. Applied Geophysics. 2010(02)
[6]Numerical simulation of bubble breakup phenomena in anarrow flow field[J]. 张阿漫,倪宝玉,宋炳月,姚熊亮. Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2010(04)
[7]水下爆炸气泡融合动态特性研究[J]. 张阿漫,曾令玉,王诗平,杨树涛,姚熊亮,闻雪友. 应用数学和力学. 2010(02)
[8]气枪阵列远场子波模拟与应用[J]. 陈浩林,倪成洲,邢筱君,李晓东,李希波,韦秀波,刘原英,袁学东. 石油地球物理勘探. 2008(06)
[9]气枪震源理论与技术综述(下)[J]. 陈浩林,全海燕,於国平,李维东,刘原英. 物探装备. 2008(05)
[10]气枪震源理论与技术综述(上)[J]. 陈浩林,全海燕,於国平,李维东,刘原英. 物探装备. 2008(04)
博士论文
[1]近场水下爆炸气泡载荷及对结构毁伤试验研究[D]. 崔杰.哈尔滨工程大学 2013
[2]水下粘性气泡（空泡）运动和载荷特性研究[D]. 倪宝玉.哈尔滨工程大学 2012
[3]水中结构物附近爆炸气泡运动特性研究[D]. 王诗平.哈尔滨工程大学 2011
[4]柱形装药气泡动态特性及射流冲击毁伤研究[D]. 黄超.哈尔滨工程大学 2011
[5]流体与结构砰击的相似解与时域分析[D]. 许国冬.哈尔滨工程大学 2010
[6]范氏气体下气枪激发子波信号模拟研究[D]. 王立明.长安大学 2010
硕士论文
[1]气枪震源子波研究及气枪阵列性能优化[D]. 羊慧.哈尔滨工程大学 2015
本文编号：2952556
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