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水下爆炸气泡动过程的数值模拟研究

逄春京  
【摘要】: 本文在理论分析的基础上,对炸药水下爆炸气泡脉动进行了数值模拟研究,模拟了水下爆炸冲击波的传播及气泡脉动过程。 应用AUTODYN有限元程序建立一维计算模型,对1 kg球形TNT装药水下10米爆炸气泡脉动进行了数值模拟,冲击波峰值压力、气泡第一次脉动周期的数值模拟值均与经验公式符合的比较好。 应用AUTODYN有限元程序建立二维轴对称计算模型,对12 g球形TNT装药水下10米爆炸气泡脉动进行了数值模拟,冲击波峰值压力、气泡第一次脉动周期均经验公式符合的比较好,并分析了气泡脉动过程中水射流的形成过程;结合水下爆炸高速摄影实验,对1.5 g、3.0 g、4.5 g圆柱形PENT炸药水下爆炸气泡脉动过程进行了数值模拟研究,探讨了网格划分、边界条件对气泡脉动周期、气泡膨胀半径的影响,气泡膨胀速度与装药量、装药深度之间的关系,并分析了气泡脉动过程中水射流的形成过程,以及随装药深度、装药量增加射流速度的变化趋势;对1.45 g球形TNT炸药近水面水下爆炸气泡脉动过程、水下结构物附近水下爆炸气泡脉动过程进行了数值模拟研究,探讨了自由面、水下结构物等对气泡脉动周期、气泡膨胀半径以及气泡形状的影响,验证了相关经验公式的适用范围,并分析了气泡脉动过程中水射流的形成过程。


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