水下接觸爆炸是指裝藥點(diǎn)距離艦船結(jié)構(gòu)較近、爆炸作用可對(duì)船體造成嚴(yán)重?fù)p傷的水下爆炸。近年來(lái)，隨著武器精確制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展，艦船在服役期間遭受水下接觸爆炸的風(fēng)險(xiǎn)逐漸升高。為了對(duì)水下接觸爆炸做出有效防護(hù)，保證艦船在遭受接觸爆炸后仍具有一定生命力，許多國(guó)家都在積極探索和發(fā)展新型艦船結(jié)構(gòu)。然而，水下接觸爆炸具有爆炸過(guò)程復(fù)雜、載荷種類(lèi)繁多、非線性強(qiáng)等特點(diǎn)，現(xiàn)有的數(shù)值仿真算法還有一定的不足。對(duì)此，本文根據(jù)水下爆炸載荷的特點(diǎn)，對(duì)水下接觸爆炸的數(shù)值模擬方法進(jìn)行了研究，并探討了不同結(jié)構(gòu)形式的抗爆性能優(yōu)劣。首先基于Navier-Stokes方程的有限差分格式，對(duì)水下氣泡脈動(dòng)過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，實(shí)現(xiàn)了一種能夠精確處理復(fù)雜形狀自由液面邊界的數(shù)值算法。針對(duì)當(dāng)前氣泡脈動(dòng)仿真算法計(jì)算效率低下的情況，提出一種近場(chǎng)壓力邊界條件，通過(guò)勢(shì)流理論對(duì)壓力邊界外的流場(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，從而有效提高了算法的計(jì)算效率。將計(jì)算結(jié)果分別與理論公式和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，證明了該算法的可靠性與高效性。最后，對(duì)近壁氣泡脈動(dòng)和射流過(guò)程進(jìn)行了批量數(shù)值模擬，總結(jié)了裝藥量和裝藥位置對(duì)射流尺寸、速度等參數(shù)的影響規(guī)律。基于氣泡脈動(dòng)模擬得到的射流沖擊參數(shù)，提出了一套沖擊波-... 

【文章來(lái)源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
第一章 緒論
    1.1 研究目的與意義
    1.2 水下接觸爆炸基本現(xiàn)象
        1.2.1 沖擊波擴(kuò)散階段
        1.2.2 氣泡脈動(dòng)階段
        1.2.3 誘發(fā)射流階段
    1.3 研究進(jìn)展
        1.3.1 沖擊波理論
        1.3.2 氣泡脈動(dòng)理論
    1.4 本文研究?jī)?nèi)容
第二章 氣泡動(dòng)力學(xué)數(shù)值模型與求解方法
    2.1 氣泡動(dòng)力學(xué)問(wèn)題基本理論
        2.1.1 控制方程
        2.1.2 邊界條件
        2.1.3 氣體狀態(tài)方程
    2.2 氣泡脈動(dòng)數(shù)值模擬算法
        2.2.1 NS 方程在空間和時(shí)間上的離散
        2.2.2 自由液面的追蹤算法
        2.2.3 自由液面邊界條件的處理
    2.3 近場(chǎng)壓力邊界算法
        2.3.1 邊界壓力算法
        2.3.2 數(shù)值穩(wěn)定性證明
        2.3.3 數(shù)值震蕩抑制
    2.4 計(jì)算流程
    2.5 本章小結(jié)
第三章 氣泡動(dòng)力學(xué)數(shù)值模型計(jì)算結(jié)果分析
    3.1 算法可靠性驗(yàn)證
        3.1.1 無(wú)窮流域氣泡球狀脈動(dòng)驗(yàn)證
        3.1.2 重力場(chǎng)中無(wú)窮流域氣泡脈動(dòng)驗(yàn)證
    3.2 近場(chǎng)壓力邊界與遠(yuǎn)場(chǎng)壓力邊界計(jì)算結(jié)果對(duì)比
    3.3 近壁氣泡脈動(dòng)過(guò)程分析
    3.4 爆炸初始參數(shù)對(duì)氣泡脈動(dòng)特性的影響分析
        3.4.1 裝藥點(diǎn)距壁距離對(duì)氣泡脈動(dòng)特性的影響
        3.4.2 裝藥量對(duì)氣泡脈動(dòng)特性的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 水下接觸爆炸流固耦合分析的基本原理與應(yīng)用
    4.1 歐拉-拉格朗日耦合算法原理
        4.1.1 歐拉求解器
        4.1.2 拉格朗日求解器
        4.1.3 流固耦合算法原理
        4.1.4 接觸算法基本原理
    4.2 結(jié)構(gòu)受水下沖擊波作用的數(shù)值模擬方法
        4.2.1 無(wú)窮域沖擊波數(shù)值模擬方法
        4.2.2 沖擊波傳播過(guò)程數(shù)值模擬與經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)比
        4.2.3 結(jié)構(gòu)受沖擊波作用的流固耦合數(shù)值模擬
    4.4 結(jié)構(gòu)受射流沖擊作用的數(shù)值模擬方法
        4.4.1 射流沖擊流固耦合模擬方法
        4.4.2 板架結(jié)構(gòu)有限元模型
        4.4.3 計(jì)算結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)構(gòu)受水下接觸爆炸載荷作用下的防護(hù)性能研究
    5.1 沖擊波-射流聯(lián)合作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)值模擬方法
        5.1.1 水下接觸爆炸主要載荷
        5.1.2 結(jié)構(gòu)受沖擊波-射流聯(lián)合作用的數(shù)值模擬方法
    5.2 沖擊波射流聯(lián)合作用下雙層防護(hù)結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)值模擬實(shí)例
        5.2.1 氣泡脈動(dòng)模擬與射流沖擊載荷計(jì)算
        5.2.2 沖擊波-射流聯(lián)合作用數(shù)值模型
        5.2.3 數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果
    5.3 水下接觸爆炸作用下結(jié)構(gòu)抗爆性能分析
        5.3.1 針對(duì)水下接觸爆炸防護(hù)的結(jié)構(gòu)抗爆指標(biāo)選取
        5.3.2 “I”形雙層結(jié)構(gòu)抗爆能力的影響參數(shù)
        5.3.3 “Y”形雙層結(jié)構(gòu)抗爆能力的影響參數(shù)
        5.3.4 “I”形/“Y”形雙層結(jié)構(gòu)抗爆能力對(duì)比
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 主要研究工作總結(jié)和結(jié)論
    6.2 進(jìn)一步工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3270138