复杂边界下非球形气泡演化及浮式结构响应研究
发布时间：2021-10-07 18:51
海军舰艇在战场上遭遇的威胁可以分为接触爆炸和非接触爆炸,非接触爆炸又包括空中爆炸和水下爆炸。其中水下爆炸对舰船的损伤破坏最为严重。由爆炸的物理介质特性可知,由于水的密度较空气大、压缩性小,在相同药量的情况下,水下爆炸要比空中爆炸对舰船造成的损伤更为严重。水下爆炸载荷包括冲击波和气泡载荷两个方面,由于它们对结构物破坏机理以及作用时间尺度的差别,往往进行单独的研究。由于水下爆炸过程较为复杂,而且结构响应会受到各种因素的影响,比如冲击波、气泡载荷、非线性结构动力学和流固耦合问题等。而水下爆炸对海军舰艇以及海上结构物的损伤研究,在世界各国均涉及到军事机密,相关的数据资料较难获得。本文主要研究非球形水下爆炸气泡及其与周围复杂边界多边界的相互作用。首先整理并收集了国内外在水下爆炸气泡方面的研究进展和文献资料;其次根据爆炸气泡的物理特性,将流场假定为不可压缩无粘无旋,并通过边界积分法基于势流理论建立三维非球形爆炸气泡的数值模型,并针对边界积分法的奇异性问题给出了解析和数值的处理过程,通过弹性网格以及网格质量改善方法提高了大变形扭曲畸变网格的质量,同时基于涡环模型实现了气泡从单连通域到双联通域的转变。...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：188 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
水面舰船遭遇水下爆炸的示意图
两种不同性质的载荷，分别是冲击波载荷和气泡速度迅速下降至音速，同时冲击波压力按照指数的中将形成独特的气泡脉动现象，通常将气泡第一次图１．１给出了水面舰船在水下爆炸过程中所受载荷别高，持续时间短，一般衰减持续时间不超过数毫加速度，Ｗ及局部板结构的巧曲变形，严重时会对特点是：脉动压力较高，约为冲击波压力的１〇％￣，其冲量可与冲击波的冲量相当。而且气泡脉动时率容易和舰船低阶固有频率相近，会对舰船结构主件与设备的碰撞，Ｗ及整个舰船的变形甚至断裂，水下爆炸过程中的载荷成分Ｗ及气泡的脉动特性。及引起结构毁伤机理的差别，在研究水下爆炸对分开研究。本文主要研究水下爆炸气泡的作用，忽
．．?１．３?Ｓｋｅ化ｈ?ｏｆ?ａ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｓｈｉｐ?ｄａｍａｇｅ?ａｎｄ?ｄｅｓ化ｕｃｔｉｏｎ?ｉｎｄｕｃｅｄ?ｂｙ?ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ?ｅｘｐｌｏｓｉｏ当水下武器在舰船附近爆炸时，对结构的破坏程度与药量Ｗ及武器到结构的距的角度有关。如图１．３所示，按照炸药与船体的相对位置的不同，可Ｗ分为船狼侧爆炸。送是因为对于船底爆炸，气泡在浮力作用下向上的迁移作用可能会
【参考文献】：
期刊论文
[1]近自由面水下爆炸气泡与结构相互作用数值计算研究[J]. 李健,潘力,林贤坤,荣吉利,项大林. 振动与冲击. 2015(18)
[2]考虑空泡及再加载效应的水下爆炸流固相互作用分析[J]. 汪俊,刘国振,刘建湖,潘建强,罗泽立. 兵工学报. 2014(S2)
[3]Non-spherical multi-oscillations of a bubble in a compressible liquid[J]. WANG Qian-xi,YANG Yuan-xiang,TAN Danielle,SU Jian,TAN Soon Keat. Journal of Hydrodynamics. 2014(06)
[4]对称边界条件下气泡脉动特性实验研究[J]. 王诗平,张阿漫,吴超. 振动与冲击. 2014(20)
[5]近壁面水下爆炸气泡运动的数值计算研究[J]. 李健,林贤坤,荣吉利,项大林. 振动与冲击. 2014(15)
[6]Modified Numerical Model for Simulating Fluid-Filled Structure Response to Underwater Explosion with Cavitation[J]. 肖巍,张阿漫,汪玉. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2014(03)
[7]Three-dimensional numerical simulation of crown spike due to coupling effect between bubbles and free surface[J]. 韩蕊,张阿漫,李帅. Chinese Physics B. 2014(03)
[8]上浮气泡在壁面处的弹跳特性研究[J]. 李帅,张阿漫. 物理学报. 2014(05)
[9]气泡高速摄影和载荷测试技术综述[J]. 倪宝玉,张阿漫. 力学与实践. 2013(06)
[10]气泡引起的皇冠型水冢实验与数值研究[J]. 李帅,张阿漫,王诗平. 物理学报. 2013(19)
博士论文
[1]水下爆炸与波浪载荷作用下船体结构动力计算研究[D]. 张文鹏.大连理工大学 2013
[2]水下爆炸气泡的边界积分法及气—液—固相互作用问题的研究[D]. 李章锐.大连理工大学 2013
[3]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]舷侧及不同特征边界条件下水下气泡动态特性试验研究[D]. 吴超.哈尔滨工程大学 2012
本文编号：3422586
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：188 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
水面舰船遭遇水下爆炸的示意图
两种不同性质的载荷，分别是冲击波载荷和气泡速度迅速下降至音速，同时冲击波压力按照指数的中将形成独特的气泡脉动现象，通常将气泡第一次图１．１给出了水面舰船在水下爆炸过程中所受载荷别高，持续时间短，一般衰减持续时间不超过数毫加速度，Ｗ及局部板结构的巧曲变形，严重时会对特点是：脉动压力较高，约为冲击波压力的１〇％￣，其冲量可与冲击波的冲量相当。而且气泡脉动时率容易和舰船低阶固有频率相近，会对舰船结构主件与设备的碰撞，Ｗ及整个舰船的变形甚至断裂，水下爆炸过程中的载荷成分Ｗ及气泡的脉动特性。及引起结构毁伤机理的差别，在研究水下爆炸对分开研究。本文主要研究水下爆炸气泡的作用，忽
．．?１．３?Ｓｋｅ化ｈ?ｏｆ?ａ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｓｈｉｐ?ｄａｍａｇｅ?ａｎｄ?ｄｅｓ化ｕｃｔｉｏｎ?ｉｎｄｕｃｅｄ?ｂｙ?ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ?ｅｘｐｌｏｓｉｏ当水下武器在舰船附近爆炸时，对结构的破坏程度与药量Ｗ及武器到结构的距的角度有关。如图１．３所示，按照炸药与船体的相对位置的不同，可Ｗ分为船狼侧爆炸。送是因为对于船底爆炸，气泡在浮力作用下向上的迁移作用可能会
【参考文献】：
期刊论文
[1]近自由面水下爆炸气泡与结构相互作用数值计算研究[J]. 李健,潘力,林贤坤,荣吉利,项大林. 振动与冲击. 2015(18)
[2]考虑空泡及再加载效应的水下爆炸流固相互作用分析[J]. 汪俊,刘国振,刘建湖,潘建强,罗泽立. 兵工学报. 2014(S2)
[3]Non-spherical multi-oscillations of a bubble in a compressible liquid[J]. WANG Qian-xi,YANG Yuan-xiang,TAN Danielle,SU Jian,TAN Soon Keat. Journal of Hydrodynamics. 2014(06)
[4]对称边界条件下气泡脉动特性实验研究[J]. 王诗平,张阿漫,吴超. 振动与冲击. 2014(20)
[5]近壁面水下爆炸气泡运动的数值计算研究[J]. 李健,林贤坤,荣吉利,项大林. 振动与冲击. 2014(15)
[6]Modified Numerical Model for Simulating Fluid-Filled Structure Response to Underwater Explosion with Cavitation[J]. 肖巍,张阿漫,汪玉. Journal of Shanghai Jiaotong University（Science）. 2014(03)
[7]Three-dimensional numerical simulation of crown spike due to coupling effect between bubbles and free surface[J]. 韩蕊,张阿漫,李帅. Chinese Physics B. 2014(03)
[8]上浮气泡在壁面处的弹跳特性研究[J]. 李帅,张阿漫. 物理学报. 2014(05)
[9]气泡高速摄影和载荷测试技术综述[J]. 倪宝玉,张阿漫. 力学与实践. 2013(06)
[10]气泡引起的皇冠型水冢实验与数值研究[J]. 李帅,张阿漫,王诗平. 物理学报. 2013(19)
博士论文
[1]水下爆炸与波浪载荷作用下船体结构动力计算研究[D]. 张文鹏.大连理工大学 2013
[2]水下爆炸气泡的边界积分法及气—液—固相互作用问题的研究[D]. 李章锐.大连理工大学 2013
[3]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]舷侧及不同特征边界条件下水下气泡动态特性试验研究[D]. 吴超.哈尔滨工程大学 2012
本文编号：3422586
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