浅水中爆炸水射流的形成机理研究

发布时间：2024-03-11 03:46

　　随着各国对近海作战的重视,浅水中爆炸引起的界面效应逐渐在军事领域引起了人们的关注。由于涉及到水-空气界面以及水-底面对爆炸冲击波和爆炸气泡的作用,浅水中爆炸具有丰富的物理现象,这些现象的本质仍有很多未被揭示。水射流便是其中比较重要的一种。为探究浅水爆炸中水射流现象的形成机理,本文借鉴前人研究成果,搭建了实验室条件下的小当量水下爆炸实验平台和电火花气泡实验平台,利用高速摄影系统对不同深度条件下的小当量水箱爆炸和电火花放电引起的气泡脉动过程和水射流形成过程进行了记录,并借助仿真软件对浅水爆炸过程进行了模拟。通过对大量实验过程图像和数据的整理和分析,总结了气泡和自由液面的相互作用过程和演变规律,得出了影响水射流形成的重要因素。通过对不同比例距离下的气泡迁移和液面抬升过程进行对比,得出了影响水射流形态和速度的决定性因素,并统计得到了水射流速度随比例距离的变化规律。通过对水射流形成过程的梳理,得出了气泡和自由液面相互作用的七个典型阶段,主要包括:冲击波诱导水面产生初始抬升,气泡膨胀引起径向扩散流,液面吸引气泡,气泡收缩引起液面回落,液面排斥气泡,气泡坍缩形成射流,气泡二次脉动诱发不同射流形态;并...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1爆炸气泡打击潜艇（源自文献[8]）

导下会产生高速气泡射流（BubbleJet）；当爆炸发生在水面附近时，气泡会与界面发生强烈的耦合作用，产生丰富的水面现象。水中冲击波和气泡脉动历来是水中爆炸的研究重点。例如对水中爆炸冲击波形成和传播特性的研究[1]、对水下爆炸冲击波测量的研究[2]、对冲击波作用下结构响应的研究....

图1.2喷涌的水柱（右图中水柱高约100m，源自互联网[9]）

国防科学技术大学研究生院硕士学位论文又如，当鱼雷在近水面爆炸时，爆炸产生的气泡会与水面相互作用，产生高速喷涌的水柱，如果水柱作用在水面工作平台上，将对水面结构物的正常工作形成巨大的威胁。随着各国对近海作战的重视，浅水中爆炸引起的自由面和底面反射效应逐渐在军事领域引起了人们的关注。....

图1.3小尺度气

(a)超声气泡射流碎石（源自文献[10]）图1.3小尺度1.2浅水与无限水域中的爆炸不同，浅水中双重影响。一方面的影响主要是界面对面对包裹着爆轰产物的气泡运动的诱导。冲击波到达自由液面后，会反射稀疏并且会在爆炸点上方的水域中形成空化区底的反射，受到水底土壤或岩石特性的忽略....

图1.9主要工作逻辑图

国防科学技术大学研究生院硕士学位论文下爆炸气泡的相关研究还远远不够，仍有许多本质的问题有待深入研究，这于水下爆炸气泡运动的复杂性所致。目前，相关研究已经成为国际上的热点，但水下爆炸气泡与自由水面、水及水中结构等相互作用的一些现象和本质仍然未被揭示，很大程度上还落后际的需求，浅水中....

本文编号：3925775