本文關鍵詞：典型邊界條件下近場水下爆炸氣泡運動特性研究

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【摘要】：近場水下爆炸氣泡運動特性問題對于戰(zhàn)斗部設計及艦船防護具有重要工程意義。本文采用仿真與實驗對比的方法,針對剛壁和帶破孔剛壁結構附近單個裝藥起爆、自由場中兩裝藥同時和延時起爆以及剛壁結構附近兩裝藥同時起爆所產生的氣泡運動進行研究。通過對不同工況下爆炸產生的氣泡演變過程分析,給出了距離參數、圓孔半徑參數、兩裝藥間距離對氣泡脈動、氣泡形成射流的影響規(guī)律。首先,建立合理的仿真模型,對于自由場爆炸仿真與文獻中實驗結果對比,對近場水下爆炸薄板的毀傷過程進行完整過程仿真并與試驗結果進行對比,驗證了數值仿真方法的正確性,確定了邊界條件選取,狀態(tài)方程,網格劃分的方法,論證了仿真方法的精確度。然后,針對在深水中,剛壁和帶圓形破口剛壁附近氣泡動態(tài)特性進行研究,與實驗中氣泡的動態(tài)特性比較。通過數值仿真計算,得到了不同破孔半徑、不同距離參數對氣泡運動特性、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,進而影響氣泡的運動,當破孔半徑大于氣泡最大半徑的時,結構對于氣泡的影響可以忽略。最后,針對無自由液面影響下,自由場和剛壁附近兩裝藥同時起爆時的氣泡的相互作用進行了研究。分析了距離參數?和?對沖擊波疊加效應、氣泡運動特性以及射流特性的影響,分析了兩裝藥同時及延時起爆時沖擊波的相互作用,給出了延時大小對沖擊波相互作用的影響。表明兩裝藥對于近場沖擊波壓力有明顯加強效應,對于氣泡的二次脈動削弱明顯;當距離參數?和?大于2時,氣泡和剛壁對另一氣泡的Bjerkness力很小,相當于氣泡在自由場中運動。本文的研究成果為艦船防護及戰(zhàn)斗部設計等領域提供一些具有工程應用價值的結論。
【關鍵詞】：水下爆炸 氣泡脈動 水射流 多氣泡 數值模擬
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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動研究現狀13-17
• 1.3.1 近場水下爆炸氣泡運動理論研究進展13-15
• 1.3.2 近場水下爆炸氣泡運動特性實驗研究進展15-16
• 1.3.3 近場水下爆炸氣泡運動特性數值仿真研究進展16-17
• 1.4 國內外研究綜述小結17-18
• 1.5 本論文研究工作18-20
• 第2章 水下爆炸氣泡運動理論及數值仿真方法20-36
• 2.1 水下爆炸的基本物理過程20-22
• 2.2 水下爆炸氣泡運動初始條件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 氣泡載荷計算26-29
• 2.3.1 射流形成條件26-27
• 2.3.2 射流載荷計算27-29
• 2.4 數值計算方法驗證29-35
• 2.4.1 網格單元與水域尺寸29-32
• 2.4.2 驗證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35-36
• 第3章 帶孔剛壁結構附近氣泡運動特性研究36-50
• 3.1 無孔剛壁附近氣泡運動特性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 圓形破孔半徑對水射流特性影響44-48
• 3.3 本章小結48-50
• 第4章 氣泡相互作用的運動特性研究50-65
• 4.1 自由場兩裝藥起爆載荷特性50-58
• 4.1.1 同時起爆沖擊波相互作用研究50-53
• 4.1.2 延時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動特性58-63
• 4.2.1 氣泡形態(tài)演變過程59-61
• 4.2.2 距離參數對氣泡動態(tài)特性影響61-63
• 4.3 本章小結63-65
• 結論65-68
• 參考文獻68-73
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單73-74
• 致謝74

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本文編號：806675