本文關(guān)鍵詞：典型邊界條件下近場水下爆炸氣泡運(yùn)動(dòng)特性研究

  更多相關(guān)文章： 水下爆炸 氣泡脈動(dòng) 水射流 多氣泡 數(shù)值模擬

【摘要】：近場水下爆炸氣泡運(yùn)動(dòng)特性問題對(duì)于戰(zhàn)斗部設(shè)計(jì)及艦船防護(hù)具有重要工程意義。本文采用仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)比的方法,針對(duì)剛壁和帶破孔剛壁結(jié)構(gòu)附近單個(gè)裝藥起爆、自由場中兩裝藥同時(shí)和延時(shí)起爆以及剛壁結(jié)構(gòu)附近兩裝藥同時(shí)起爆所產(chǎn)生的氣泡運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究。通過對(duì)不同工況下爆炸產(chǎn)生的氣泡演變過程分析,給出了距離參數(shù)、圓孔半徑參數(shù)、兩裝藥間距離對(duì)氣泡脈動(dòng)、氣泡形成射流的影響規(guī)律。首先,建立合理的仿真模型,對(duì)于自由場爆炸仿真與文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,對(duì)近場水下爆炸薄板的毀傷過程進(jìn)行完整過程仿真并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了數(shù)值仿真方法的正確性,確定了邊界條件選取,狀態(tài)方程,網(wǎng)格劃分的方法,論證了仿真方法的精確度。然后,針對(duì)在深水中,剛壁和帶圓形破口剛壁附近氣泡動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究,與實(shí)驗(yàn)中氣泡的動(dòng)態(tài)特性比較。通過數(shù)值仿真計(jì)算,得到了不同破孔半徑、不同距離參數(shù)對(duì)氣泡運(yùn)動(dòng)特性、射流形態(tài)和射流速度的影響規(guī)律,表明破口的存在改變了氣泡附近流場的邊界條件,進(jìn)而影響氣泡的運(yùn)動(dòng),當(dāng)破孔半徑大于氣泡最大半徑的時(shí),結(jié)構(gòu)對(duì)于氣泡的影響可以忽略。最后,針對(duì)無自由液面影響下,自由場和剛壁附近兩裝藥同時(shí)起爆時(shí)的氣泡的相互作用進(jìn)行了研究。分析了距離參數(shù)?和?對(duì)沖擊波疊加效應(yīng)、氣泡運(yùn)動(dòng)特性以及射流特性的影響,分析了兩裝藥同時(shí)及延時(shí)起爆時(shí)沖擊波的相互作用,給出了延時(shí)大小對(duì)沖擊波相互作用的影響。表明兩裝藥對(duì)于近場沖擊波壓力有明顯加強(qiáng)效應(yīng),對(duì)于氣泡的二次脈動(dòng)削弱明顯;當(dāng)距離參數(shù)?和?大于2時(shí),氣泡和剛壁對(duì)另一氣泡的Bjerkness力很小,相當(dāng)于氣泡在自由場中運(yùn)動(dòng)。本文的研究成果為艦船防護(hù)及戰(zhàn)斗部設(shè)計(jì)等領(lǐng)域提供一些具有工程應(yīng)用價(jià)值的結(jié)論。
【關(guān)鍵詞】：水下爆炸 氣泡脈動(dòng) 水射流 多氣泡 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TJ6;U674.70
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 水下爆炸近場定義12-13
• 1.3 近場水下爆炸氣泡運(yùn)動(dòng)研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 近場水下爆炸氣泡運(yùn)動(dòng)理論研究進(jìn)展13-15
• 1.3.2 近場水下爆炸氣泡運(yùn)動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展15-16
• 1.3.3 近場水下爆炸氣泡運(yùn)動(dòng)特性數(shù)值仿真研究進(jìn)展16-17
• 1.4 國內(nèi)外研究綜述小結(jié)17-18
• 1.5 本論文研究工作18-20
• 第2章 水下爆炸氣泡運(yùn)動(dòng)理論及數(shù)值仿真方法20-36
• 2.1 水下爆炸的基本物理過程20-22
• 2.2 水下爆炸氣泡運(yùn)動(dòng)初始條件22-26
• 2.2.1 沖擊波的形成22-23
• 2.2.2 沖擊波的傳播23-26
• 2.3 氣泡載荷計(jì)算26-29
• 2.3.1 射流形成條件26-27
• 2.3.2 射流載荷計(jì)算27-29
• 2.4 數(shù)值計(jì)算方法驗(yàn)證29-35
• 2.4.1 網(wǎng)格單元與水域尺寸29-32
• 2.4.2 驗(yàn)證AUTODYN流固耦合算法32-33
• 2.4.3 材料模型選取33-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第3章 帶孔剛壁結(jié)構(gòu)附近氣泡運(yùn)動(dòng)特性研究36-50
• 3.1 無孔剛壁附近氣泡運(yùn)動(dòng)特性36-42
• 3.1.1 氣泡形態(tài)演變過程37-39
• 3.1.2 射流頭部速度與形態(tài)39-41
• 3.1.3 射流沖擊壓力41-42
• 3.2 圓形破孔剛壁附近氣泡動(dòng)態(tài)特性42-48
• 3.2.1 氣泡形態(tài)演變過程42-44
• 3.2.2 圓形破孔半徑對(duì)水射流特性影響44-48
• 3.3 本章小結(jié)48-50
• 第4章 氣泡相互作用的運(yùn)動(dòng)特性研究50-65
• 4.1 自由場兩裝藥起爆載荷特性50-58
• 4.1.1 同時(shí)起爆沖擊波相互作用研究50-53
• 4.1.2 延時(shí)起爆沖擊波相互作用研究53-55
• 4.1.3 兩氣泡相互作用過程55-58
• 4.2 剛壁附近兩裝藥爆炸氣泡運(yùn)動(dòng)特性58-63
• 4.2.1 氣泡形態(tài)演變過程59-61
• 4.2.2 距離參數(shù)對(duì)氣泡動(dòng)態(tài)特性影響61-63
• 4.3 本章小結(jié)63-65
• 結(jié)論65-68
• 參考文獻(xiàn)68-73
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單73-74
• 致謝74

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本文編號(hào)：806675