球形炸药水下爆炸的舰船空化效应研究

作     者：贾则 刘建兵 权琳 陈高杰 张姝红 JIA Ze;LIU Jian-bing;QUAN Lin;CHEN Gao-jie;ZHANG Shu-hong

作者机构：中国人民解放军91439部队辽宁大连116041 

出 版 物：《舰船科学技术》 (Ship Science and Technology)

年 卷 期：2018年第40卷第3期

页      面：14-18页

学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

基　　金：国家自然科学基金委创新研究组资助项目(71421001) 国家自然科学基金资助项目(61172109) 

主　　题：水下爆炸 冲击波 数值模拟 空化效应 动态响应 

摘      要：运用通用软件***建立舰船、炸药和水域的有限元模型,并利用该软件进行有限元分析,准确地模拟出了爆炸冲击波在水中的传播过程、空化效应以及整船结构的动态响应,为舰船的抗冲击性能分析提供了输入条件。通过数值模拟可知:炸药水下爆炸后产生的冲击波会以球面波的形式传播开来,速度接近水中声速;冲击波的瞬时压力与时间的关系呈指数分布,但在水面附近由于空化效应迅速衰减,与库尔理论吻合较好。水中爆炸产生的冲击波是影响舰船冲击响应的主要因素,尤其是冲击波的垂向作用影响更大;冲击载荷主要作用集中在舰底,其所承受的应力要比上层建筑大很多,全船的最大应力就集中在船肿的迎爆面位置。水下爆炸产生的冲击波最先作用到舰底,接着冲击振动通过舰船的垂向结构会向上层快速传递,一直传到甲板和上层建筑为止,与此同时垂向结构也会降低冲击振动的强度,所以舰船上层构件所受到的冲击响应会小于舰船底部或舰船舭部,并呈逐步减小的趋势。