水下爆炸过程及浅水效应数值模拟研究

作     者：肖秋平 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈网桦

授予年度：2008年

学科分类：082403[工学-水声工程] 08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

主      题：水下爆炸 冲击波 气泡脉动 切断效应 水面效应 数值模拟 

摘      要：本文基于AUTODYN数值模拟软件,对水下爆炸过程及浅水爆炸效应进行了数值模拟研究。首先探讨了冲击波模拟的影响因素,发现要同时获得较好精度的压力和冲量模拟结果需要设置较高的网格密度,而SHOCK状态方程在模拟中远场冲击波峰值方面优于多项式状态方程;和实验数据的对比结果证实了软件在一维冲击波模拟方面的精度;模拟了深水爆炸的气泡脉动现象,和文献的实验结果吻合较好,并将一维的计算结果映射至二维模型以进一步研究气泡脉动动态行为,发现由于气液边界不稳定因素(如Rayleigh-Taylor不稳定因素)的存在,使得气泡在收缩的过程中并不完全呈球状;利用上述模拟的结论,通过模拟浅水爆炸中自由面对冲击波的切断效应,得出了自由面对冲击波切断效应的某些规律,如规则反射稀疏波对峰值并无影响,只作用于冲击波衰减过程的后期阶段,而切断线的斜率大小代表了切断效应的大小:最后,对浅水爆炸气泡和水面的动态行为进行了模拟,初步探讨了不同药量在同一深度及同一药量在不同深度对气泡行为及水面效应形成的影响。