实验室尺度水下爆炸气泡实验方法
近自由面水下爆炸气泡现象的数值仿真研究
。
水下 爆炸 主要 由 ２个 阶段组 成 ： 冲击 波 阶段 和气
泡脉 动 阶段 。２ ０世 纪 ９ ０年 代 以来 ， 内外 对 冲击 波 国 阶段 的研 究成果 比较 丰 富 ， 从远 场 到近场 的非 接触 爆 炸再 到接 触爆炸 ， 有 相 应 的数 值 仿 真 方 法 ， 有 大 都 并
（ ｏｌｇ ｆＮａ ａ ｃ ｉ ｃｕｅａ ｄ Ｐ ｗｅ ， ｖ ｌＵｎｖ ｒｉ ｆＥｎ ｉｅ ｒｎ ， ｈ ｎ ４ ０ ３ Ｃｈｎ ） Ｃ ｌ ｅｏ ｖ ｌＡｒｈｔ ｔｒ ｎ ｏ ｒ Ｎａ ａ ｉｅｓｔ ｏ ｇｎ ｅｉｇ Ｗｕ ａ ３ ０ ３， ｉａ ｅ ｅ ｙ
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｒ ｅ ｏ ｕ ｄ ｒｔｎ ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｓ ｏ ｈ ｕ ｂ ｅ ｎｄ ｅ ｙ ＵＮＤＥＸ ｅ ｒ ａ ｆｅ ｕ — ｓｒ ｃ ： ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｎ ｅ ｓａ ｄ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｆｔ ｅ ｂ ｂ ｌｓ ｉ ｕｅ ｄ ｂ ｎ ａ ｒ ｅ ｓ ｒ
Ｎｕｍ ｅ ｉ ａ ｉ ｕ ａｔｏ ｔ ｄｙ ｏ ｂｂ ｅ ｎ ｃ ｄ ｂｙ ＵＮ Ｄ ＥＸ ｅ ｒ ａ ｆ ｅ ｕ ｆ ｃ ｒｃ ｌｓｍ ｌ ｉ ｎ ｓ ｕ ｆｂｕ ｌｓ ｉ ｄｕ ｅ ｎ ａ ｒ ｅｓ ｒａ ｅ
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CAE-LS-DYNA水下爆炸数值仿真
多物质组分的初始化
DYNA程序提供多物质组分的初始化功能流体算法对网格质量要求很高全六面体网格！流体物质的网格离散质量直接关系到求解精度DYNA里面的多物质流体网格可保持最佳质量*INITIAL_VOLUME_FRACTION_GEOMETRY基于模型现有结构或是自定义几何构形来分配全六面体映射网格界面单元可以实现不同组分的插值分配处理避免流体传输常见的“负体积”等数值错误，保证分析精度
LS-DYNA水下爆炸数值仿真
程序发展概况
背景及地位◆ LS-DYNA系列为国际主要的显式非线性动力分析程序, 广泛用于冲击、碰撞、爆破及流固耦合研究，为北约新武器开发的重要工具。◆ LS-DYNA程序被公认为是显式有限元分析的鼻祖和理论先导，是目前所有显式求解程序（包括显式板成型程序）的基础代码。◆ 丰富的接触碰撞算法和卓越的多物质流固耦合功能使其在分析高度瞬态非线性问题时具有其它软件无法比拟的优势。◆ 军工系统爆轰分析的首选软件，事实上的行业标准。
式中：ω、A、B、R1、R2是输入参数，适用于各种凝态炸药。
水或空气的状态方程
Jones-Wilkins-Lee 状态方程
*EOS_LINEAR_POLINOMIAL*EOS_GRUNEISEN*EOS_IDEAL_GAS
水下爆炸涉及的命令
多物质及耦合关键字*section_solid_ale (选择单元算法)*control_ale（指定物质输运算法）*ale_multi-material_group_options （多物质ALE(Euler)分析时指定）*initial_void_options （单物质+空PART时指定）*contact_sliding_only_options 炸药采用Lagrange描述*constrained_lagrange_in_solid 炸药采用ALE或Euler描述，结构采用Lagrange描述*initial_detonation 单点、多点、线起爆*control_explosive_shadow 隔爆、绕爆
水下爆炸数值模拟研究
水下爆炸数值模拟研究
为提高水下爆炸数值模拟的精度,本文探讨了边界条件、网格密度对近场条件下的水下爆炸计算结果产生的影响,分析了在有限的计算条件下进行水下爆炸三维计算的可行性,为本文的水下爆炸数值计算提供依据。
本文应用LS-DYNA有限元程序中的拉格朗日算法对假设的一维柱对称计算模型进行计算,模拟了水下爆炸的冲击波及气泡脉动过程,定性的研究了冲击波传播及气泡脉动的规律以及装药深度对水下爆炸冲击波、气泡脉动所产生的影响。
应用AUTODYN动力学软件中的欧拉算法对二维轴对称计算模型进行计算,模拟了小药量炸药的水下爆炸冲击波传播过程,得到了距离爆炸中心不同距离处的压力时程曲线、冲击波峰值压力、冲击波压力冲量以及冲击波能,并与经验值进行比较,结果符合较好。
通过二维计算,研究了两种起爆方式、两种装药形状、不同材料的炸药外壳及不同厚度的壳体对水下爆炸冲击波各参数所产生的影响。
水下爆破
港 口 码 头
航 道 交 通
水 利 水 电
桥 梁 工 程
油 气
爆破类型
水 下 钻 孔 爆 破
水 底 裸 露 爆 破 炸 礁
水 下 软 基 爆 破 处 理
水 下 岩 塞 爆 破
水 下 管 线 埋 设 爆 破
挡 水 围 堰 爆 破
水 下 勘 测 爆 破
一、水下钻孔爆破机制及技术特点
一）、水下钻孔爆破作用机制
到淤泥层药包预先埋于
淤泥层之中，上部抛填堆石后起爆。
特点：
炸药用量少、能量利用率高； 操作复杂、安全性差。
四）、水下触底爆夯挤淤法
其爆炸机理是利用小量炸药产生 爆炸压力使砂层和淤泥层受压力变形， 形成一个坑底层变薄，坑壁有一层密 实沙层护壁的相对稳定的弹坑，以此 代替清淤。
10.5 水下岩塞爆破
一、概述
岩塞定义：
在深水的进出水口中，预留用于施工挡水
的一段岩体。
二、岩塞爆破的技术关键
正确选择岩塞口的位置，形式和参数；
优选岩塞爆破设计方案；
正确选择爆破岩渣的处理方式 爆破施工安全技术；
考虑爆破对周围建筑物及环境震动的不利影响 。
三、水下岩塞位置选择的基本原则
满足隧道工程建设的目的和要求。
地形地质条件利于准确设计，一次爆通成形。
岩塞所处的上部岩体要厚实，完整和稳定，
确保爆后的围岩稳定。
四、水下岩塞厚度选取方法
★ 平面半无限弹性体计算法 ★ 现场试验法 ★ 经验类比法 ★ 有限元分析计算法
五、水下岩塞爆破设计方案
钻孔爆破方案 硐室爆破方案 钻孔与硐室相结合
10.1
概述
近水面爆炸 浅水爆炸 深水爆炸
模拟不同海拔水下爆炸气泡动态特性研究
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第 １ 期
爆
破
Ｖｏ ． Ｎｏ． １２９ １ Ｍａ ． ｒ ２０１ ２
２１ ０ ２年 ３月
ＢＬＡＳ ＮＧ ＴＩ
Ｄ Ｉ１ ．９ ３ ｊｉ ｎ １０ ４ ７ ２ １ ． １０ ３ Ｏ ：Ｏ ３ ６ ／．ｓ ．０ １— ８ Ｘ．０ ２ Ｏ ． ２ ｓ
模 拟 不 同 海 拔 水 下 爆 炸 气 泡 动 态 特 性 研 究
的 气 泡脉 动 过 程 及 气 泡 大 小 将 会 发 生 一定 的 变化 。 通过 爆 炸 载 荷 的 测 试 以及 高速 摄 影 ２种 测 试 方 法对 气 泡
脉动进行 了研 究。结果表明 ： 海拔 ０～ ０ 在 ４５ ０ｍ范 围内随着 气压 降低 ， 气泡脉动 周期按二 阶 多项 式规律 显
黄 麟 ， 立 ， ＇ ， 苏 ， 勇 ， 凯 ， 晓 张 国 ７２ － 熊 ￣ 马 ’ 张 蓉 翟
（． １安徽理工 大学 化 工学院 ， 淮南 ２ ２０ ；． ３ ０ １２ 北京北方爆破工程有 限责任公 司 ， 北京 １０８ ； ０ ０ ９
３ 浙 江 永 联 民爆 器 材 有 限公 司 永 进 分 公 司 ， ． 金华 ３ １０ ） ２ ０ １ 摘 要 ： 不 同海 拔 高度 进 行 水 下 爆 破 工 程 时 ， 水体 表 面 气 压 随 海 拔 的 升 高 而 线 性 降 低 ， 装 药 爆 炸 产 生 因 其
ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｕ ｂｅ ｐ ｌａｉ ｎ ａ ｄ ｂ ｂ ｌ ｉｅｃ ａ ｇ ｓｏ ｏ ｆ ｒｔ ｅｃ ａ ｇ ｘ ｌ ｓｏ Ｔ ｅｒ ｓ ａ ｃ ｏ ｕ ｂ ｅｐ ｌａ ｒ ｃ ｓ ｆ ｂ ｌ ｕ ｓ ｔ ｎ ｕ ｂ ｅｓｚ ｈ ｎ ｅ ｒｎ ｔ ｔ ｈ ｒ ｅｅ ｐ ｏ ｉｎ． ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｆ ｒｂ ｂ ｌ ｕ ｓ — ｂ ｏ ａｅ ｈ ｔ ｎ ｕ ｅ ｅ ｐ ｏ ｉｅ ｌａ ｅ ｔａ ｄ ｈ ｇ —ｐ ｅ ｈ ｔｇ ａ ｈ ｅ ｔｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ Ｔ ｅ ｒｓ ａｃ ｈ ｗ ａ ｈ ｅ ｉｄ ｏ ｕ ・ ｉ ｓ ｘ ｌ ｓｖ ｄ ｔ ｓ ｎ ｉｈ ｓ ｅ ｄ ｐ ｏｏ ｒ ｐ ｙｔ ｓ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ． ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｓ ｏ ｔ ｔｔｅ ｐ ｒ ｆｂ ｂ ｏ ｏ ｈ ｏ
水下爆炸对水下目标的毁伤试验研究
水下爆炸对水下目标的毁伤试验研究王博雅;鲁忠宝;任西;任炜;李慧;连恺【摘要】In order to study the damage effects of underwater explosion, underwater explosion of GUHL-1 was tested, the shock wave peak overpressure at different distance were obtained. And the relation between shock wave peak overpresure and distance of underwater explosion for GUHL-1 was obtained by calculation.Meanwhile, the effects of damage to the different frogman weapons system were analyzed. The study provided the reference for design of anti-frogman weapons systems in the future.%为研究水下爆炸对蛙人的毁伤效果，进行了GUHL-1的水下爆炸试验，得到不同爆距处冲击波峰值压力。
通过计算获得 GUHL-1炸药水中爆炸自由场冲击波压力峰值和爆距的关系。
同时对几种反蛙人武器系统的毁伤效果进行了分析，为今后反蛙人武器系统的设计提供参考。
【期刊名称】《火工品》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】3页(P51-53)【关键词】炸药;水下爆炸;毁伤效果;冲击波峰值【作者】王博雅;鲁忠宝;任西;任炜;李慧;连恺【作者单位】陕西应用物理化学研究所应用物理化学国家级重点实验室，陕西西安，710061;中船重工集团公司第705研究所，陕西西安，710075;陕西应用物理化学研究所应用物理化学国家级重点实验室，陕西西安，710061;陕西应用物理化学研究所应用物理化学国家级重点实验室，陕西西安，710061;陕西应用物理化学研究所应用物理化学国家级重点实验室，陕西西安，710061;陕西应用物理化学研究所应用物理化学国家级重点实验室，陕西西安，710061【正文语种】中文【中图分类】TQ564蛙人部队作为近海港口水域渗透、侦查、破坏等局部军事冲突的主角，给水下安全带来了极大的威胁。
水池边放气球实验报告
一、实验目的1. 探究水池边放气球的现象及原理。
2. 分析气球在水池边受力情况，验证阿基米德原理。
3. 通过实验，加深对流体力学基本概念的理解。
二、实验器材1. 水池（长×宽×高：1m×0.5m×0.5m）2. 气球（充气后直径约0.2m）3. 线绳4. 量筒5. 秒表6. 记录本7. 计算器三、实验原理阿基米德原理指出：浸入静止流体中的物体，受到的浮力大小等于该物体排开的流体重量。
在本实验中，气球浸入水中，受到的浮力与重力相等，因此气球在水中的状态取决于气球受到的浮力与重力的大小关系。
四、实验步骤1. 准备实验器材，将水池注满水，水面高度与水池边缘持平。
2. 将气球充气至直径约0.2m，用线绳将气球悬挂在水池边缘，使气球部分浸入水中。
3. 观察气球在水中的状态，记录气球在静止状态下的位置（记为A点）。
4. 用秒表测量气球从A点下沉到水底所需时间（记为t1）。
5. 用量筒测量气球下沉过程中排开水的体积（记为V1）。
6. 将气球从水底拉回A点，观察气球在水中的状态，记录气球在静止状态下的位置（记为B点）。
7. 用秒表测量气球从B点上升至水面所需时间（记为t2）。
8. 用量筒测量气球上升过程中排开水的体积（记为V2）。
9. 重复步骤4-8，进行多次实验，求平均值。
五、实验数据实验次数气球下沉时间t1(s) 气球上升时间t2(s) 气球排开水的体积V1(m³) 气球排开水的体积V2(m³)1 5.0 4.8 0.0001 0.00012 4.9 4.7 0.0001 0.00013 5.1 4.9 0.0001 0.0001平均 5.0 4.8 0.0001 0.0001六、实验结果与分析1. 实验结果显示，气球在水中静止时，受到的浮力与重力相等，处于平衡状态。
2. 气球下沉过程中，受到的浮力逐渐减小，导致气球下沉速度逐渐减慢。
3. 气球上升过程中，受到的浮力逐渐增大，导致气球上升速度逐渐加快。
大班科学活动：自制气泡弹
大班科学活动：自制气泡弹在大班科学活动中，一项非常有趣的实验是自制气泡弹。
这个实验结合了化学和物理的原理，让孩子们亲身体验气体的性质和压力的作用。
首先，我们需要准备一些材料：1. 透明的塑料杯2. 水3. 碱性洗涤剂4. 白糖5. 小纸卷或塑料吸管6. 一些彩色食用染料（可选）下面是实验的步骤：步骤1：将透明塑料杯填满一半的水。
步骤2：将一小勺碱性洗涤剂加入到水中，并用搅拌棒充分搅拌，直到洗涤剂完全溶解在水中。
这样可以让洗涤剂起到降低表面张力的作用，使气泡更容易形成。
步骤3：加入一小勺白糖，这样可以增加气泡的稳定性。
步骤4：将一小滴彩色食用染料加入到水中，可以使气泡弹的色彩更丰富（可选）。
步骤5：将小纸卷或塑料吸管的一端浸入水中。
步骤6：用手捏住纸卷或吸管的另一端，然后迅速将它们从水中抽出来，形成一个小的水柱。
步骤7：将纸卷或吸管的一端对准气泡液体的表面，缓慢放松手指。
如果一切顺利，你应该能看到一个美丽的彩色气泡弹悬浮在空中。
孩子们可以尝试用手触摸它，或者用其他物体轻轻地碰触它。
他们会发现，气泡弹会在碰触到物体的瞬间破裂。
这是因为气泡弹的外部是一个极薄的水膜，而内部则充满了气体。
这个实验的背后是一些科学原理。
首先，我们知道水有一个表面张力，这使得水分子在表面上形成一个膜。
洗涤剂的作用是降低水的表面张力，使气泡更容易形成。
其次，当纸张或吸管从水中抽出时，形成的小水柱中有一些空气困在里面。
当放松手指时，空气会扩散到整个水柱中，形成一个气泡。
最后，气泡中的水分子和气体分子相互作用，使气泡保持稳定。
通过这个实验，孩子们可以直观地感受到气泡的形成和破裂过程，并理解表面张力和气体的性质。
老师们可以引导孩子们思考一些问题，例如为什么气泡能够悬浮在空中，为什么气泡会破裂等等，从而培养他们的科学思维和观察能力。
总结起来，自制气泡弹是一项有趣而寓教于乐的实验，可以让孩子们亲身体验科学的乐趣，并加深对气体和压力的理解。
第五章水中爆炸理论及其作用
冲击波在有限水域中爆炸（有自由面和水 底存在），冲击波在自由表面和水底产生反射。
1、自由面存在 自由表面存在，水中冲击波在自由表面 形成迅速扩大的暗灰色的水圈，在自由面发生 反射，形成飞溅水冢。此后，爆炸产物形成的 水泡到达水面，出现与爆炸产物混在一起的飞 溅水柱。 水很深时，不出现上述现象,对普通炸药， 深度h为：
解：
c1
c0 1
1 2B
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67m / s
1 0
p1 B 1000 3045 1.328 p0 B 1 3045
4、自由表面反射的稀疏波使气泡变形， 所以实际的气泡并不完全是球形的。
障碍物对气泡脉动的影响
1、气泡膨胀时，近障碍物处水的径向 运动受到阻碍，气泡有些离开障碍物的现 象。
2、当气泡受压缩时，近障碍物处水的 流动受阻，而其它方向的水径向聚合流动 速度很大，因此使气泡朝着障碍物方向运 动，即气泡好象引向障碍物。
图5-1-2 气泡的脉动过程
根据科乌尔的数据，当重量为250克的 特屈儿装药在91.5m的深度爆炸时，用高速 摄影机拍摄到的气泡半径随时间的变化关 系如图5-1-3所示。
图5-1-3 气泡半径与时间的关系
由图中可知：
1、开始时气泡膨胀速度很大，经过 14ms后，速度下降为零，然后气泡很快被 压缩，到28ms后，达到最大的压缩。往后 开始第二次膨胀和压缩过程。
水下爆炸气泡脉动的数值计算
水下爆炸气泡脉动的数值计算
《水下爆炸气泡脉动的数值计算》是一项有关水下爆炸气泡脉动的数值计算研究。
它是一种研究爆炸气泡在水中的形成和衰减的研究，它可以提供有关爆炸气泡的形状、尺寸和衰减的信息。
研究表明，爆炸气泡的形状和尺寸与爆炸强度有关，而且随着爆炸强度的增加，气泡的形状和尺寸也会发生变化。
此外，爆炸气泡的衰减率与爆炸强度也有关，随着爆炸强度的增加，衰减率也会发生变化。
通过数值计算，可以准确地确定水下爆炸气泡的形状、尺寸和衰减率，从而更好地研究爆炸气泡的衰减过程。
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关键词 ：实验室尺度 ； 高速摄影 ； 气泡 ； 水下爆 炸
中 图 分 类 号 ：Ｕ６ １ ０ ８ ６ ； ３４ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ －７ ７ ２ １ ）２－ ７ －３ ００ ９８ （ ０ １ １ －０５－ ０ ０
Ｌａ ｂ ｅ ｂｏ ａ ｏ ｙ ｓ ａ ｅ ｕｎ ｅ ｗａ ｅ ｘ ｌ ｓｏ ｕ ｂｌ ｅ ｐ ｒｍ ｅ ｔｍ ｅ ｈ ｄ ｘ ｅ ｉ ｎ ｔｏ
影 技术 ， ２ ２ｍ ｘ 在 ｍ ｘ ２ｍ的水箱 中进行 ， 分别从 定性和定量 的角度分析 了水箱边界影 响产生的 的误差 。 研究 了小当量 Ｐ Ｔ Ｅ Ｎ的水下爆炸气 泡现 象 ， 高速摄影 的速度控制在 ４ ０ ５ ０ ～， ０ ０— ０ ０ Ｓ 精度控制在 １ 以内。 ％ 实验结果表 明： 随着药量 的增加 ， 水箱边界 的影 响逐 渐增加 。在进行实 验室尺度水 下爆炸气 泡实验时 ， 为 尽量减 小边界对气泡运动产生 的影响 ， 需要控 制使 用的药量 。
２１ ０ １年 第 ３ Ｏ卷 第 １ ２期
传感 器与微系统（ ｒｎｄ ｃｒ ｎ ｃｏｙｔｍ Ｔ ｃｎｌ ｉ ） Ｔａｓｕｅ ｄＭｉ ｓｓ ｅｈ ｏｏ ｅ ａ ｒ ｅ ｇｓ
７ ５
实验 室尺 度 水 下爆 炸气 泡 实 验 方 法
黄 超 ，汪 斌 姚 熊亮 ， ，张 阿漫
（． １ 哈尔滨工程大学 船舶工 程学院 。 黑龙江 哈尔滨 １ ０ ０ ； ５０ １ ２ 中国工程物理研究院 流体物理研究所冲 击波物理 与爆 轰物理重点 实验 室， ． 四川 绵阳 ６ １０ ） ２ ９０ 摘 要 ：为研究 水下爆炸气泡的动态特性 ， 建立 了实验 室尺度水 下爆 炸气 泡实验方 法 ， 该方法采用高速摄
定 当量的高感度炸药 ， 在水箱 中进行小 当量水下爆 炸气泡 实验开展研究是合适的 ， 主要用到的测试技术是高速摄影 。
１ 实验 设 计
由于水下爆炸实验 的破坏性 和高耗 费性 ， 频繁 地进行
全 尺寸 、 药 量试 验 是 不 现 实 的。Ｍｅｏ ， ｅ ， 大 ｎｎ Ｓ Ｌ ｅ Ｅ Ｊ Ｊ
２ Ｎａ ｉ ｎ ｌｋ ｙ Ｌａ ｏ ａ ｏ ｙ ｆ ｒ Ｓ ｏ ｋ Ｗ ａ ｅ ａ ｄ Ｄｅ ｏ ａ ｉ ｎ Ｐ ｙ ｉ ｎ ｔ ｕ ｅ ｏ ｕ ｄ Ｐ ｙ ｉｓ ． ｔ ａ ｅ ｂ ｒ ｔ ｒ ｏ ｈ ｃ ｏ ｖ ｎ ｔ ｎ ｔｏ ｈ ｓｃ Ｉ ｓｉ ｔ ｆＦｌ ｉ ｈ ｓ ， ｔ ｃ
Ｈ ｇ－ｐｅ ｈｔ ｒｐ ｙ ＨＳ ）ｔｃｎ ｕ ｎ ｍ ｘ ×２ｍ ｔ ｋａｅｅ ｐｏｅ 。 ｈ ｎ ｕｎｅｏ ｎ —ａｌ ｉｈｓｅｄｐ ｏｏ ａｈ （ Ｐ ｅｈ ｉ ｅａｄａ２ ｍ ｇ ｑ ２ ｎ ｒ ｍ ｌ ｄ Ｔ ｅｉｆ ｅｃ ｆ ａｋｗ ｌ ａ ｙ ｌ ｔ
ｅ ｅ ｓ ｏ ｕ ｂ ｅ ｉ ａ ａ ｙ ｅ ｒ ｍ ｕ ｌ ａｉ ｅ ａ ｄ ｑ ａ ｔ ａｉｅ ｐ ｒｐ ｃ ｉｅ Ｂ ｂ ｌ ｓｂ ｍａ ｌｅ ｕ ｖ ｅ ｔＰ Ｎ ａｅ ｘ ｃ ｎ ｂ ｂ ｌ ｓ ｎ ｌｚ ｄ ｆｏ ｑ ａｉ ｔ ｎ ｕ ｎ ｉ ｔ ｅ ｓ ｅ ｔ ． ｕ ｂ ｅ ｙ ｓ ｌ ｑ ｉａ ｎ ＥＴ ｒ ｔ ｖ ｔ ｖ ｖ ｌ
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