刚性壁或刚性单柱附近水下爆炸气泡脉动的数值研究

发布时间：2021-10-14 14:26

　　为进一步研究近自由面水下爆炸受到刚性壁、刚性柱影响,气泡呈现出的复杂运动特性,首先基于LS-DYNA有限元软件建立了近自由面和刚性边界下水下爆炸气泡脉动运动数值计算方法,并依据已有经验公式和试验结果对数值方法的有效性进行验证;然后,在真实尺寸的水下爆炸模型基础上,研究了刚性壁、刚性单柱附近水下爆炸气泡总体运动过程、能量释放及射流载荷特性。结果表明:刚性壁与刚性柱附近水下爆炸,气泡收缩阶段在浮力和Bjerknes力共同作用下形成偏向刚性壁（刚性柱）方向的射流,气泡射流时气泡动能、水平位移显著提高,并且脉冲荷载指向刚性边界,相较自由场刚性边界附近脉冲荷载增加,远离刚性边界一侧脉冲荷载降低,其中刚性壁对气泡射流的增强作用明显大于刚性柱;随着比例距离增加,气泡脉动现象趋于自由边界,当气泡与刚性壁距离大于3倍气泡半径、与刚性柱距离大于2倍气泡半径时,刚性边界对气泡脉动的影响基本可以忽略。 

【文章来源】：海军工程大学学报. 2020,32(04)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

刚性壁附近气泡运动试验结果

刚性壁附近气泡运动仿真结果

在流场边界施加环境单元,并通过关键字*Load_body_z和*Initial_stress_depth初始化重力和静水压力。网格划分密度对数值模拟结果的准确性有较大的影响[9],在爆心区域加密网格以充分反映水爆近场高频段,网格划分由爆心向四周渐变,网格尺寸为15～30 cm,保证单元长宽比不大于2[10]。由于有限元计算不能反映冲击波这种强间断,故而设置人工粘性系数光滑冲击波[11]。3 刚性壁、柱附近气泡脉动过程

【参考文献】：
期刊论文
[1]爆炸深度对浅水爆炸气泡脉动的影响[J]. 董琪,韦灼彬,唐廷,张宁.  高压物理学报. 2018(02)
[2]水下爆炸冲击波数值模拟的网格尺寸确定方法[J]. 张社荣,李宏璧,王高辉,孔源.  振动与冲击. 2015(08)
[3]边界条件对水下爆炸气泡运动特性的影响分析[J]. 牟金磊,朱石坚,刁爱民,李海涛.  振动与冲击. 2014(13)
[4]壁面与自由液面联合作用下气泡动态特性实验研究[J]. 初文华,张阿漫,王诗平.  振动与冲击. 2013(13)
[5]弹塑性边界下水下爆炸气泡动态特性的数值仿真研究[J]. 李海涛,朱锡,张振华,牟金磊.  系统仿真学报. 2009(14)
[6]LS-DYNA模拟无限水介质爆炸中参数设置对计算结果的影响[J]. 丁宁,余文力,王涛,程百春.  弹箭与制导学报. 2008(02)
[7]不同边界条件下水下爆炸气泡的数值模拟[J]. 方斌,朱锡.  海军工程大学学报. 2008(02)

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]舰船水下爆炸数值仿真及抗爆结构研究[D]. 陈永念.上海交通大学 2008



本文编号：3436342