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炸药药量和爆炸深度对水射流特性的影响研究
| 论文题名： | 炸药药量和爆炸深度对水射流特性的影响研究 |
| 关键词： | 舰船结构;舰载设备;炸药药量;爆炸深度;水射流特性 |
| 摘要： | 水下爆炸能够在相当短的时间内释放出极大的能量，其产生的冲击波载荷和气泡载荷能够导致水中结构物（如舰船）受到毁灭性的破坏。在水下爆炸气泡脉动阶段，气泡可能会因重力作用或与边界作用而产生射流现象，目前已有大量的研究表明水下爆炸气泡引起的射流载荷能够极大的破坏舰船结构和舰载设备。随着世界各国在军事战略竞争中的重心和焦点逐渐向海上控制权的斗争中转移，水下爆炸研究在国防建设中的地位愈加明显，各海军强国都对水下爆炸的研究提高了重视程度并进一步加大了研究投入。我国水下爆炸研究工作起步较晚，且由于技术限制，对水下爆炸的研究程度远低于其他发达国家，现有的研究主要集中于冲击波载荷及高速破片载荷对防护结构的毁伤特性，而未重视对水下爆炸气泡与自由液面相互作用时形成水射流的特性研究。 鉴于国内外对水下爆炸气泡与自由液面相互作用形成水射流的特性研究不足，本研究利用大型有限元软件LS-DYNA，采用任意拉格朗日欧拉算法研究炸药药量和爆炸深度对水下爆炸气泡与自由液面相互作用形成水射流的射流速度、射流高度、射流宽度等射流特性的影响规律。概括起来，本论文的主要研究内容有： （1）从理论研究、试验研究和数值研究三个方面综述了水下爆炸和爆炸气泡形成射流的研究和发展现状，分析了研究水射流特性的必要性和可行性。 （2）通过实验和理论验证ALE算法在模拟气泡脉动过程的有效性，结果证明基于ALE算法建立的数值模型能够很好地模拟水下爆炸气泡脉动过程。 （3）利用ALE算法研究在不同爆炸深度和不同炸药药量下水下爆炸气泡在脉动时与自由液面相互作用形成水射流的射流速度、高度、宽度等特性，研究发现：水下爆炸气泡与自由液面相互作用形成水射流的射流特性与爆炸深度和炸药药量有极大的关系，但是并不是任何深度下都能形成明显的水射流，当爆炸深度超过一定值时，则无法形成水射流，只能将自由液面轻微隆起；随着爆炸深度的增加，水射流的速度逐渐减小，射流高度逐渐减小，而射流宽度逐渐增加；随着炸药药量的增加，水射流的速度逐渐增加，射流高度逐渐增加，射流宽度逐渐增加；当爆炸气泡脉动时，能在极短的时间内导致自由液面水射流的速度达到峰值，而后急剧减小，之后会由于后续冲击波的作用而达到下一个速度峰值；水下爆炸在气泡脉动路径上，冲击波压力逐渐减小，并且衰减剧烈，另外，随着炸药药量的增大，冲击波压力峰值逐渐增大，且压力峰值出现的时间越早，随着爆炸深度的增加，冲击波压力峰值逐渐减小，压力峰值出现的时间越迟。 |
| 作者： | 魏铭利 |
| 专业： | 水下爆炸 |
| 导师： | 古滨;马贵臣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西华大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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