水下爆炸气泡射流对壳板毁伤的计算方法
爆炸评价模型及伤害半径计算讲解
爆炸评价模型及伤害半径计算讲解爆炸评价模型及伤害半径计算1、蒸⽓云爆炸（VCE）模型分析计算（1）蒸⽓云爆炸（VCE）模型当爆炸性⽓体储存在贮槽内，⼀旦泄漏，遇到延迟点⽕则可能发⽣蒸⽓云爆炸，如果遇不到⽕源，则将扩散并消失掉。
⽤TNT当量法来预测其爆炸严重度。
其原理是这样的：假定⼀定百分⽐的蒸⽓云参与了爆炸，对形成冲击波有实际贡献，并以TNT当量来表⽰蒸⽓云爆炸的威⼒。
其公式如下：βAWQ ff= W TNT QTNT式中W——蒸⽓云的TNT当量，kg；TNTβ——地⾯爆炸系数，取β=1.8；14.9%；当量系数，取值范围为0.02%～ A——蒸⽓云的TNT ； W——蒸⽓云中燃料的总质量：kg f——燃料的燃烧热， QkJ/kg；f 4690kJ/kg。
TNT Q——的爆热，QTNT=4120～TNT）分析计算2（）⽔煤⽓储罐蒸⽓云爆炸（VCE由于合成氨⽣产装置使⽤的原料⽔煤⽓为⼀氧化碳与氢⽓混合物，具有低闪点、低沸点、爆炸极限较宽、点⽕能量低等特点，⼀旦泄漏，极具蒸⽓云爆炸概率。
则（VCE），设其贮量为70%时，若⽔煤⽓储罐因泄漏遇明⽕发⽣蒸⽓云爆炸当量计算为：吨，则其为2.81TNT β=1.8；取地⾯爆炸系数：；A=4%蒸⽓云爆炸TNT当量系数，蒸⽓云爆炸燃烧时燃烧掉的总质量， Wf=2.81×1000=2810；）（kg10193H30%以⽔煤⽓的爆热，CO 、⼀氧化碳为1427700kJ/kg,（氢为计43% 2．Q=616970kJ/kg；kJ/kg）：取f =4500kJ/kg。
TNT的爆热，取Q TNT将以上数据代⼊公式，得616970×1.8×0.04×2810= =27739(kg)W TNT 45000.37 /1000)R=13.6(W死亡半径TNT10.37×27.74=13.6=13.6×3.42=46.5(m)重伤半径R，由下列⽅程式求解：2-3-2-1-0.019 =0.137Z+0.269 Z+0.119 Z △ P22221/3 )/(E/P Z=R022△P=△P/P 02S式中：△P——引起⼈员重伤冲击波峰值，取44000Pa；S P——环境压⼒（101300Pa）；0 E——爆炸总能量（J），E=W×Q。
水下接触爆炸对舰船壳板的毁伤试验效果估算方法评估
水下接触爆炸对舰船壳板的毁伤试验效果估算方法评估水下接触爆炸对舰船壳板的毁伤试验效果估算方法评估水下接触爆炸是一种重要的海战作战形式，能够对舰船造成巨大的破坏。
为了提高舰船的抗爆能力，需要对水下接触爆炸对舰船壳板的毁伤进行试验研究。
本文将介绍水下接触爆炸对舰船壳板的毁伤试验效果估算方法评估。
对于水下接触爆炸对舰船壳板的毁伤试验，常常采用爆炸试验技术。
该技术可以通过实际的爆炸试验来还原水下爆炸对舰船壳板的毁伤情况，帮助研究人员评估舰船在战争中遭受水下爆炸的可靠性。
在进行水下接触爆炸对舰船壳板的毁伤试验时，需要考虑如下方面：首先，需要确定试验中使用的炸药类型、炸药重量和深度等参数。
这些参数需要根据实际情况进行确定，以便实现试验的真实还原。
其次，需要选择壳板试验件和试验设备。
这些试验件和设备必须符合试验要求，能够承受爆炸力量，不影响试验结果的真实性。
然后，需要进行试验前的模拟计算。
模拟计算可以模拟实际的爆炸情况，预测水下爆炸对舰船壳板的毁伤程度，为试验结果提供参考。
接着，进行试验操作。
试验操作需要谨慎、精细，该阶段的操作能够直接影响试验结果。
最后，需要对试验结果进行数据分析。
数据分析可以帮助研究人员更加清晰地了解水下接触爆炸对舰船壳板的毁伤程度，以便进一步研究如何提高舰船的抗爆能力和减轻损害程度。
总之，水下接触爆炸对舰船壳板的毁伤试验是一项重要的试验研究工作，对于提高舰船的抗爆能力有着重要的作用。
通过上述步骤进行进行毁伤试验效果估算方法评估，能够提高试验的准确性和可靠性，为舰船的抗爆设计提供参考。
为了更好地评估水下接触爆炸对舰船壳板的毁伤试验效果，我们需要对相关数据进行分析。
以下是一些可能需要分析的数据：1. 炸药类型、重量和深度：这些参数可以直接影响试验结果。
通过对这些数据进行分析，我们可以更好地了解水下爆炸对舰船壳板毁伤的情况。
2. 试验件和设备：试验件和设备的质量和性能，对试验结果有着重要的影响。
水下近场爆炸对舰船结构瞬态流固耦合毁伤特性研究
水下近场爆炸对舰船结构瞬态流固耦合毁伤特性研究舰船水下近场爆炸或接触爆炸对结构的毁伤往往是致命的,严重威胁舰船的生命力,故研究水下近场或接触爆炸载荷特性及其对船体结构的毁伤机理意义重大。
不同于中远场水下爆炸,近场或接触爆炸载荷主要包括冲击波、非对称气泡脉动、高速破片、爆轰气水混合物喷溅、气泡射流等,这些载荷本身往往具有高温、高压、高速瞬态强冲击等特点,作用过程经常伴有大变形、撕裂、砰击以及飞溅等现象,对近场结构的毁伤往往呈高度的非线性,不可修复。
本研究瞄准了近场或接触爆炸不同类型的载荷,通过改进无网格光滑粒子流体动力学方法(SPH)的流固耦合数值模型及其与网格算法耦合的数值模型,如有限元法(FEM)和边界元法(BEM),同时结合既有的实验和解析理论结果进行验证,实现对近场或接触爆炸不同载荷特性的认识,以及不同载荷对结构的毁伤特性和机理性问题的探索。
本文首先根据检索结果将近年来水下爆炸研究领域国内外具有代表性的研究工作进行了简要回顾,然后重点针对水下近场爆炸的冲击波和气泡脉动载荷、高速破片载荷、水气混合射流载荷等方面的研究现状,确定了现阶段研究的盲点与不足:近场冲击波载荷认识不清、缺少数据支撑,高速破片载荷的毁伤及防护缺少系统性的设计依据,水气混合射流研究仍局限于前期近似解且争议颇多。
针对这些不足,将无网格SPH方法近年来在解决水下爆炸问题中的应用进展进行了综述,展现了它的拉格朗日粒子性质在处理此类问题的优势,为后文的开展奠定了基础。
从三维SPH方法现阶段在精度、界面、稳定性和计算效率等方面的处理技术出发,系统性的分析了 SPH方法在应用中的关键问题。
通过分析,从计算精度方面考虑,文中确定了结构与流体分别采用完全拉格朗日和更新拉格朗日方程的格局,结构采用高完备性的移动最小二乘函数来保证精度和稳定性;在界面处理时,流体边界、固体结构边界以及任意相间的接触边界等界面问题要以保证近似函数完备性为前提,为实现边界的无反射,可在边界布置海绵阻尼层以及文中提出的阻抗匹配边界层;在改善稳定性方面,应力点可有效改善结构的沙漏模式,核函数和光滑长度的选取要尽量避开应力的不稳定条件,此外,SPH的流固模型施加一定的阻尼也是必要的;在改善计算效率方面,文中提出的变光滑长度搜索算法和采用的OpenMP并行方案均可有效提高三维SPH计算效率。
深水爆炸载荷数值仿真研究
深水爆炸载荷数值仿真研究詹发民;姜涛;任佳宁;马贵义【摘要】为了更好地研究水下爆炸载荷的特点,应用AUTODYN有限元程序,通过数值仿真得出深水水下爆炸冲击波载荷、气泡脉动载荷以及冲量,并与经验公式计算结果比较,同时分析了近场水下爆炸条件下圆形壳体结构的损伤.数值模拟得到的二次脉动压力、气泡大小、脉动周期等均与经验值接近,水下冲击波和气泡脉动的冲量大小相当,表明应用AUTODYN是研究水下爆炸现象的有效手段之一.【期刊名称】《工程爆破》【年(卷),期】2013(019)006【总页数】4页(P9-12)【关键词】水下爆炸;数值仿真;AUTODYN【作者】詹发民;姜涛;任佳宁;马贵义【作者单位】海军潜艇学院,山东青岛266022;海军潜艇学院,山东青岛266022;海军潜艇学院,山东青岛266022;海军潜艇学院,山东青岛266022【正文语种】中文【中图分类】O344.71 引言水下爆炸载荷的主要形式为冲击波、气泡脉动以及表面空穴闭合二次加载〔1－5〕。
随着有限元数值计算的发展，数值计算方法已经成为水下爆炸载荷分析的重要手段之一。
AUTODYN早期的一阶Euler方法是基于 Hancock（1976）发展的，1995年AUTODYN引入了高阶Euler求解技术：多物质Euler－Godunov和单物质 Euler－FCT求解器，极大地丰富了AUTODYN的流体求解功能。
普通的一阶Euler方法主要用于解决流固耦合、气固耦合问题，而高阶多物质Euler－Godunov求解器主要用于模拟爆轰波的形成、传播以及对结构的冲击响应等，还可以模拟气泡的膨胀、压缩和射流的形成以及空泡水锤效应、浅水效应〔6〕。
本文应用AUTODYN有限元数值计算程序计算装药水下爆炸冲击波和气泡脉动压力，分析深水爆炸载荷特点以及近场条件下目标靶板的破坏情况。
2 水下爆炸载荷经验公式2.1 冲击波载荷峰值水中装药爆炸在任意一点的冲击波压力峰值为〔7－9〕：式中：Pm 为冲击波峰值压力，105Pa；K1、A1为系数，对于TNT，K1＝533.3，A1＝1.13；W 为装药量，kg；R为测试点距装药中心的距离，m。
水下爆炸冲击波经验公式
水下爆炸冲击波经验公式
水下爆炸冲击波的经验公式为：
P = k * (Q / r^3)^(1/3)
其中，P表示冲击波压力，k为经验系数，Q为爆炸释放的能量，r 为距离。
这个经验公式表示了冲击波压力与爆炸释放能量的立方根成反比，与距离的立方成正比的关系。
这意味着，在相同的爆炸释放能量下，
距离越远冲击波压力越小，而释放能量越大冲击波的压力也越大。
水下爆炸冲击波的性质与水的密度、透明度等也有关系。
由于水
对冲击波的传播具有一定的吸收和衰减作用，如果水质比较清澈，则
冲击波传播的距离可能更远，因为水的吸收和散射较小。
但在密度较
大的水中，冲击波传播的距离可能会更近，因为密度大会减缓冲击波
的传播速度，但同时也会增加冲击波在水中的传播距离。
水下爆炸冲击波对周围环境和生物造成的影响也很大，需要注意
防范和控制爆炸冲击波带来的潜在危险。
水下爆炸
网格的设 置
人工粘性 系数的选 择
三 无限水域下爆炸冲击波的数值模拟
无限水域中球形装药的爆炸问题可以简化为一维问题，AUTODYN可以 利用楔形单元模拟一维问题。与同样尺寸的二维、三维模型相比，采用一维 模型方法可以大大减小网格的数量，所以可以将网格划分的更细，这样既提 高了效率，又提高了精度。例如：100mm的的水域，每1mm划分一个网格
同空气中爆炸一样，水中爆炸也存在爆炸相似律， 对于水中冲击波压力有：
(1)
p f (Qv , 0 , p0 , r0 , w0 , cw0 , n, R, t )
量纲分析式为： M L2 M M M L p f ( 2 Qv , 3 0 , p0 , Lr0 , 3 w0 , cw0 , n, LR, Tt ) (2) 2 2 L T T L LT L T
四 深水爆炸冲击波和气泡脉动的数值模拟
问题的简化
静水压力与深度的关系：
dph g h dh
水介质中声速的计算公式：
密度随水深的变化
（1）
c
由上式联立可得：
dph d h
（2）
球形装药
水底反射 积分得：
d h
g d 2 h c 一维问题
ln
自由面反射
h gh 2 0 c
对于2000m处，密度也只有1.0085g / cm 所以密度随水深的变化可以忽略。
Polynomail 状态方程 的选取 网格大小不能随意设置，网格过大， 冲击波压力随距离增大衰减的越快， 误差增长快；网格越小数值模拟与经 Shock 验公式符合的越好，误差越小，但随 着网格的减小，时间步长越小，计算 水的Shock 状态方程为： 时间会成倍增加。所以计算时应根据 P PH (e eH ) 问题选择合适的网格，既要满足计算 v 精度又要提高效率。黄正平教授认为 其中： 数值模拟中引入粘性系数是为了光滑 在水下爆炸测试中，测量系统的采样 2 冲击波阵面，抑制在陡峭的压力峰值 0 c0 (1 u ) 1 PH u PH 速率是按峰压衰减时间常数内百采样 eH 2 后面尾随的振幅，过大的人工粘性系 1 1 u 2 0 (1 u ) 点确定的。为准确捕捉冲击波峰值压 数使峰值压力小于真实值，过小的粘 力，数值计算时容许的网格尺寸为： 为冲击波关系式，式中 和 c0 为常数，由以下 性系数难以抑制峰值后曲线的伪震荡， Cc /100 AUTODYN 中人工粘性系数一次项、 关系式确定： D d u 0 二次项分别为0.2和0.1 D 为冲击波速度， u 为波后质点速度。
水下爆炸载荷作用下水面目标局部毁伤计算研究
3
挠曲变形计算实例
以某板架结构试验模型为例， 通过对其挠曲变
n m πx j πy U 2 = å 2π M 0i w 0 sin i + å 2π M 0j w 0 sin （3） B i=1 B L i=1 L
形进行计算， 阐明目标局部塑性变形抗毁伤能力的 计算过程。计算中为了不失一般性， 所采用的水下
2 A0 w0 + B0 w0 = E k
其中： γx 、 γ y 分别为 x 方向和 y 方向边界的固定程 度系数， 边界为刚性固定时取为 1； 边界完全自由
（2）
其中
n m
（9）
支持时， 板架在边界处不产生塑性铰， 因而取为 0； y 方向第 i、 j 根骨架梁的塑性 M 0i 、M 0j 分别为沿 x、 2） 板架弯曲变形能 U 2 3） 板架伸长变形能 U 3 极限弯矩。
Ship local structure damage effect subjected underwater explosion has been studied by using theory analysis and
mation and crevasse has been established. The structure damage effect of classical ship has been gained according those models and the results have been compared with experiment data. These show that those two methods have been achieved the same results in pro⁃ lation. underwater explosion， underwater target， damage， crevasse， experiment U664.2 tecting ship local structure damage effect. Those results have validated correctness of theory model and feasibility of numerical simu⁃ Key Words Class Number
水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究综述
第25卷第5期水下无人系统学报 Vol. 25No. 5 2017年12月 JOURNAL OF UNMANNED UNDERSEA SYSTEMS Dec. 2017收稿日期: 2017-09-30; 修回日期: 2017-11-10.基金项目: 国家自然科学基金项目(51479204、51409253、51679246).作者简介: 金 键(1990-), 男, 在读博士, 主要研究方向为舰船抗爆抗冲击.[引用格式] 金键, 朱锡, 侯海量, 等. 水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究综述[J]. 水下无人系统学报, 2017, 25(5): 396-409.【编者按】现代舰船的生命力和战斗力受到鱼、水雷等水中兵器的严重威胁, 开展水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究具有十分重要的现实意义。
水下爆炸载荷下舰船的响应与毁伤过程是复杂的非线性动态过程, 属大变形、强非线性问题, 涉及流体力学、气泡动力学、爆炸力学、塑性力学、塑性动力学、结构力学、断裂力学、结构振动学、水弹性力学及计算机应用等众多学科及相互之间的交叉。
目前对水下爆炸的基本过程、物理现象和载荷特性的研究较为成熟, 对复杂边界条件下的水下爆炸过程和载荷特性的研究也有了长足的进展, 而水下爆炸载荷下舰船动响应过程、毁伤机理问题还有待进一步研究。
在受到水中兵器的攻击情况下, 如何根据舰船动响应过程与毁伤机理合理选取材料、设置优化结构是舰船防护中亟待解决的问题。
在国内, 朱锡教授带领的舰船抗爆抗冲击技术研究团队在舰船防护装甲材料、舰船防护结构设计方法、舰船结构防护/承载/隐身多功能一体化等方向有深入研究, 取得了一批原创性成果。
目前团队承担着武器装备预研项目、国防973项目、国家自然科学基金重点项目等多项国家级项目的研究与研制任务。
本刊特邀其团队成员金键博士系统梳理了水下爆炸下舰船响应与毁伤问题, 以综述形式呈现, 旨在让读者对水下爆炸的过程、分类和载荷特征、舰船动响应过程和毁伤机理以及研究方法和研究趋势有清晰的了解与认识。
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２ １ 模 型 设 计 及 试 验 过 程 ．
首先对 舰 船 的特 征 舱 段 进 行 设 计 ，为 了满 足 试
・
８・
舰
船
科
学
技
术
Ｍｅｈ ｎｃ ，０ ７， １ ２） ２ １—２ ８ ｃ ａ ｉｓ ２ ０ １ （ ： ５ ５．
式中 ：
为药 包质 量 ，ｋ ； 为 气 泡 能 量 衰减 系 数 ； ｇ
板 架 的载 荷 Ｐ （ ） 为 正 弦 波 形 式 。式 （ ） ｔ ８ 中 为
正 弦 波 的 固 有 圆 频 率 ，Ａ 为 正 弦 波 幅 值 。
。 ；
Ｒ为气泡 半 径 ，ｍ；可利 用下 式计 算 ：
远 大于 由冲击波和气 泡脉动载荷 造成 的永 久变形 。本
文 基 于 上 述 思 路 ，设 置 典 型 试 验 工 况 ，对 舰 船 典 型 舱
行 了研 究 。研 究 表 明 ，气 泡 射 流 的作 用 明 显存 在 ２
个 阶 段 ， 即 水 锤 压 力 及 驻 波 压 力 ， 本 节 使 用 球 对 称
１
Ｌｒ ｌ ＝ｍ 。 ｒＲ ｉ Ｐ
，（ ５ ）
㈩
这 也 很 好 地 验 证 了 Ｐｅｓｔ 于 射 流 的 理 论 分 析 。 ｌ ｅ关 ｓ
通 过多 组 计 算 发 现 ，后 阶段 射 流 作 用 主 要 是 近 似
正 弦波 形 式 ，因 此 本 文 假 设 气 泡 射 流 作 用 于 船 体
［ ］ 牟 金 磊 ， 锡 ， ． 下 爆 炸 气 泡 射 流 现 象 的 试 验 研 究 ２ 朱 等 水
［ ］ 哈尔 滨 工 程 大 学 学 报 ，０ ０ ３ （ ） １４—１８ Ｊ． ２ １ ，１ ２ ：５ ５．
ＭＵ ｉ— ｉ ＨＵ Ｊｎｌ ，Ｚ Ｘｉ ｅ ａ． Ｅ ｐ ｒ ｎａ ｓｕ ｙ ｆｊｔ ｅ ， ｔ １ ｘ ｅｉ ｔｌ ｔｄ ｏ ｅｓ ｍｅ
ｒ ２ Ｏ ×１ ６ 占 ・ ８ ０ Ｗ
，
压 力 ，但 作 用 时 间 极 短 ，总 的 冲 量 较 小 ，不 是 造 成 结构 损 伤 的 主 要 原 因 。 后 一 阶 段 作 用 力 虽 然 较 小 ，但 持 续 时 间 较 长 ，是 造 成 毁 伤 的 主 要 原 因 ，
｛ｍ １ ／… ２
１６ ０
２． ５
结 果做对 比分析 ，考 核所推导 的射流 载荷 脉宽及其 作
用 形式 的有 效性 。图 ３为试验气 泡射 流对板 架 的毁 伤
效 果示意 图 。
内 底
１５ ・
∞
是 １ ． ｏ
板
０５ ・
Ｏ １０ ５
２ｏ ｏ ｔ ／ ｍｓ
２０ ５
３ｏ ０
图 ３ 气 泡 射 流 对 结 构 的 损 伤 示 意 图
３ 通过数 值 计 算 与 试 验 结 果 的 对 比 ，估 得 本 ）
试验 工况 下 的射 流 峰压 值 大 致 在 １ ６ Ｍ ａ附近 ，该 ． Ｐ 值可 为相 关 的水下 爆炸试 验 提供参 考 。 气泡 射流 与壁 面 的作 用是 一个 复杂 的物 理过 程 ， 虽然 国 内外有许 多 学者致 力 于气泡 射流 理论 的研 究 ，
ｏ ｃ ｌ ｄ ｉａ ｓ ｅｌ ｔ ｃｕｅ ｕ ｊｃｅ ｔ ｗａｅ ｊｔ ｆ ｎ ｙｉ ｒｃ ｌ ｈ ｌ ｒ ｔｒ ｓ ｂｅ ｔｄ ｏ ｎ ｓ ｕ ｔｒ ｅ ｏ
ｕ ｄ ｒ ａ ｒ ｅ ｐｏｉ ｂ ｂ ｌ ｏ ａ ｓ Ｒ］ ｎ ｅ ｔ ｘ ｌｓ ｎ ｕ ｂｅ ｌ ｐ ｅ［ ．Ｗｕ ｉ ７ ２ ｗ ｅ ｏ ｃ ｌ ｘ： ０
３ ８ ［
式 中 ：Ｈ为 药包 水深 ，ｍ。
ｔ Ｓ 的表达 式 ： ） （
ｔ ： ｊ ｉ
ｏｉ ｓ
一
㈩
根据式 （ ） ５ 和式 （ ） 最 终 导 出射 流作 用 周 期 ６ 可
２ 射 流 计 算 模 型试 验 验 证
水 下爆炸 时气 泡溃塌 引起的高速射 流撞 击船体 板 架 ，可造 成壳 板结构 的永久变形 甚 至破 口。对于爆 距
Ｉ ｓｉｕｅ ｏ ｎ ｔｔ ｔ ｆＣＳＩ Ｃ．
［ Ｇ Ｂ Ｏ ． ａｉｔ ｎ ｂｂ ｌ ｅｒｂｕ ｄｒ ｓ Ｊ ． ７］ ＩＳ Ｎ Ｄ Ｃ Ｃ ｖ ａｏ ｕ ｂｅ ｎａ ｏ ｎａｉ ［ ］ ｔｉ ｓ ｅ
Ａｎ Ｒｅ Ｆｌ ｉ ｅ ｈ， ９８ １ ： 一 ｌ ３． ｎ． ｖ， ｕｄ Ｍ ｃ １ ７， ９ ９９ ２
＝土 ＝— — — — — — — 一 。 —— —— ——
： — 。
Ｉ７
（） ７ ７
３ 竹 Ｖ １１ ，
．ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
４ ２ ［
近 、药量 小的工况 ，其 前期高频 冲击 波未 能使结构 产 生大 区域 塑性损伤 ，气 泡射流 的二次 加载却 能造成 壳 板 严重 变 形 。根据 相 关 文献 的结 论 ：工 程 问 题 中小药 量的药包爆 炸产生 的射 流可 能对结 构造成 严 重 的局部毁 伤 。当小药 量药包距 离结 构 比较 近时 ，冲 击 波和气泡 脉动压力 载荷会使 圆柱壳结 构发 生整体 变 形 ；气泡贴 近壳壁或 与壳 壁 的距 离很小 时发 生 的高 速
ＺＨＡＮＧ ｍａ ＹＡＯ Ｘｉ ｇ ｌａ ｇ Ｔｈ ａ ｏ ｈ ｎ ｒ ｔ ｒ Ａ— ｎ， ｎ —ｉ ｎ ． ｅ ｌｗ ｆｔｅ ｕ ｄｅｗａｅ
ｅｐ ｓ ｎｂ ｂｌ ｍ ｔ ｎｎａ ｆ ｅｓｒ ｃ ［ ］ Ａ ｔ Ｐ ｙｉａ ｘｌ ｉ ｕ ｂｅ ｏｏ ｅｒ ｒ ｕｆ ｅ Ｊ ． ｃａ ｈｓ ｏｏ ｉ ｅ ａ ｃ
段 实尺度模 型进行水 下爆炸试 验 。并 对该舱 段进行 数
值 计算 ，将 舱段底部 板架 的损伤 变形模 式 与数值计 算
计 算模 块计 算 １４ ｇ的 Ｔ Ｔ在 １ ８ ６ ｍ水 深 处 爆 ． ５ｋ Ｎ ７ ．
炸 ，爆 心距 壁 面 １５ ｍ，计 算 得 到 近 壁 面 气 泡 边 界 ． 压 力计算 结 果时 历 曲线 ，如 图 ２所示 。
Ｓｎｃ ，０ ８ ５ １ ：３ ｉｉａ ２ ０ ，７（ ） ３ ９—３ ３ ５．
１ 水下爆 炸产生 的气泡在船体壁面的诱导下形成 ） 的高速射 流将 对船 体局 部 产生 比冲击 波 更强 的毁伤 ， 并且射流持续驻压是对结构产生破坏 的主要原因。 ２ 射流对结构 的作用 可 当作 一个 冲击 水 柱 的物 ） 理过程 。从 试验 中板 架的损伤 变形来 看 ，本文 得 出的 射流作用 周期 以及将 射流载荷按 正弦 波形式处 理 ，对 水下爆 炸气泡射流 的计算具有一定 的工程意义 。
因此气 泡射 流 载荷 可 以用 面 载荷 分 布 力 表 示 ，只是
其 载荷 形式 目前 并 没 有 得 到 解决 。本 文 基 于数 值 方 法 ，采 用 Ａ Ｔ Ｄ Ｎ 软件 对 近 壁 面 气 泡 射 流 作 用 进 ＵＯ Ｙ
射 流会给 局部结构 强烈的 冲击 ，冲击 造成 的永久 变形
１ ７１． ９ ４７： ８ —２ ２０ ９３．
［］ 王海坤 ， ６ 张效 慈 ， ． 等 圆柱 壳 结 构 在 水 下 爆 炸 气 泡 崩 溃 水
射 流 作 用 下 的 损 伤 研 究 ［ ． 锡 ： 船 重 工 集 团 公 司 Ｒ］ 无 中
第 ７ ２研 究 所 ． ０
Ｗ ＡＮＧ Ｈ ａ— ｕｎ，ＺＨＡＮＧ Ｘｉｏ ｃ ， ｔ １ ｉｋ ａ ・ ｉ ｅ ａ ．Ｄａ ｇ ｒ ｓ ａ ｃ ｍａ ｅ ｅ ｅ ｒ ｈ
第３ ４卷
由试 验 数 据 以 及 仿 真 试 验 对 比 图 可 以 看 出 ， 气泡射 流对 船底 板 架 的毁 伤作 用 与 冲击 波类 似 ， 只造 成 结 构 局 部 的 破 坏 ，但 其 作 用 冲 量 要 远 大 于 冲击 波 载 荷 ，容 易 对 船 底 板 架 造 成 更 强 烈 的 破 坏 ，
Ｃｈｎ ｓ Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ Ｔ ｅ ｒ ｔ ａ ａ ｄ ｐ ｌ ｄ ｉｅｅ ｏ ｒａ ｏ ｈ ｏ ｅ ｉ ｌ ｎ Ａ ｐ ｉ Ｍｅ ｈ ｎ ｃ ， ｃ ｅ ｃ ａ ｉ ｓ
射 流与 壁 面相互 作 用 的过程 。基 于 大量 关 于 气 泡 射
流 的文 献 ，导 出适合 水 下 爆 炸 工 程计 算 的射 流 与 壁 面作 用 周期公 式 及 射 流 载荷 形 式 。通 过 舰 船 典 型舱
ｏ ｒｉ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｕ ｉｅｓ ｙ ２ ０， １ ２）：５ ｆＨａｂｎ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｎｖ ｒｉ ，０１ ３ （ ｎ ｔ １ ４—１ ８ ５．
［ ］ 张 阿 漫 ， 诗 平 ， ． 同环 境 下 气 泡 脉 动 特 性 实 验 研 究 ３ 王 等 不 ［ ］ 力 学 学 报 ，０ １４ （ ） ７ —８ ． Ｊ． ２ １ ，３ １ ：１ ３
１ ２ 射 流 载 荷 形 式 的 确 定 ．
我 们 已将 射 流 与 壁 面作 用 形式 处 理 为 一股 垂 直
冲击 的水 柱 ，并 且认 为气 泡 射 流 引 起 结构 损 伤 的主
要 原 因是 水 流 驻 压 ，水 柱 的 冲 击 面 积 远 小 于 整 个 船
体板 架 结 构 面 积 ，可 以处 理 为 一 个 小 的 圆形 面 域 。
ＺＨＡＮＧ ｍ ａ Ｗ ＡＮＧ ｈｉｐｉ ｇ， ｔ ａ ． ｐｅ ｉ ｅ ａ ｔ ｄｙ Ａ— ｎ， Ｓ — ｎ ｅ １ Ｅｘ ｒｍ ｎｔ ｌ ｓ ｕ
３ 结 语
采 用 高 速摄 像 机 观测 了电 火花 放 电产 生 的气 泡
ｏ ｕ ｂ ｕ ｅ ｅ ｔ ｅ ｕ ｄ ｒ ｉｅｅ ｔ ｉ ｕ ｔ ｃｓ Ｊ ． ｎｂ ｂ ｌ ｐ ｌ ａ ｒｓ ｎ ｅ ｄｆ ｒｎ ｃ ｃ ｍｓ ｎ ｅ ［ ］ ｅ ｓｆ ｕ ｆ ｒ ａ
［ ］ Ｐ Ｅ Ｓ ＴＭ Ｓ ｅ ａ． ｏ ａｓ ｆ ｎｉｉａ ｙｓｈ ｒ ａ ｖｐｒ ５ Ｌ Ｓ Ｅ ，ｔ １Ｃ ｌ ｐｅｏ ａ ｔ ｌ ｐ ｅｉ ｌ ａ ｏ ｌ ｎ ｉｌ ｃ ｃｖｙｉ ｔｅｎｉ ｂｒｏｄｏ ｏｉ ｂｕ ｄｒ Ｊ ，Ｆ ａｉ ｈ ｅｇ ｏｈｏ ｆａｓｌ ｏｎ ａ ｔ ｎ ｈ ｄ ｙ［ ］ Ｊ Ｍ，