求解浅水波方程的并行物理信息神经网络算法

双曲守恒律方程是一类比较特殊的偏微分方程,其数值求解方法的研究一直是一个热点问题,一个显著特性是即使初始条件是光滑的,其解也可能会发展成间断。浅水波方程作为非线性双曲守恒律方程,由于间断解的存在,其精确求解存在很大困难。针对浅水波方程数值求解问题,本文基于PINN(Physics informed neural networks)反问题网络结构构造新的网络,构造的网络结构包括两个并行的神经网络,其中一个网络与已知状态数据(熵稳定格式加密求出)相关,另一个网络与方程本身相关。利用已知速度数据结合浅水波方程本身求解未知水深,最终通过一些数值算例验证网络的可行性。结果表明,新的网络结构可用于浅水波方程求解,利用速度数据可以较为精确地推算出水深。

浅水爆炸冲击波特性及其毁伤效应研究进展

为阐明浅水爆炸条件下冲击波界面效应,分别从自由水面、水底以及自由水面和水底两个界面双重作用条件下归纳了冲击波线性反射和非线性反射理论、实验等研究进展。总结了浅水区混凝土障碍、舰船毁伤方式,分析了由于界面作用以及装药、起爆方式等的差异而导致冲击波在近场的非均匀分布性,采用爆炸能量调控改变在特定方位能量输出,从而提升浅水爆炸毁伤效应的可行性。指出浅水爆炸理论发展仍未完善,浅水爆炸近场能量结构控制、混凝土目标动态响应和毁伤效应,界面反射冲击波与气泡相互作用是重点研究方向。附参考文献129篇。

浅层水中爆炸冲击波对混凝土墩斜碰撞作用试验研究

通过含铝炸药JHL-3的实爆试验,得到混凝土墩在单个装药浅层水中爆炸、两个装药浅层水中对称及不对称设置同步起爆爆炸作用下、混凝土墩迎爆面上的冲击波压力响应数据;获得了迎爆面中心反射压力峰值计算模型;分析了两个装药浅层水中爆炸冲击波对混凝土墩绕射及透射作用效应。

水中冲击波对混凝土结构破坏的实验研究

利用实验方法研究浅层水中冲击波与混凝土结构的相互作用,探讨混凝土结构受水中冲击波作用的破坏机制。研究表明:浅层水中爆炸冲击波对混凝土结构的作用体现在冲击压缩和拉伸两个方面。由于水介质的流动性和各向同性,混凝土结构受冲击波的围压作用,使混凝土材料处于多向应力状态。分析结果表明:多轴应力状态是导致混凝土材料失效和断裂的最根本原因。

浅水机械激波

采用位移法和Lagrange坐标探索水跃问题.通过分析表明,在水平位移与竖向坐标无关的基本假定下,因垂直运动动能的存在,水跃不会是强间断,而是一个在间断面附近抖动的连续解,强间断是该连续解的极限.

球形装药浅层水中水底爆炸冲击波压力测试及分析

介绍了四个球形装药浅层水中水底裸爆时冲击波荷载的测试技术 ,包括实验方案、测试系统、波形分析及数据处理 。

浅水爆炸特性数值模拟研究

为对浅水爆炸的荷载特性进行研究,首先采用LS-DYNA建立的浅水爆炸三维数值模拟模型对浅水爆炸的冲击波传播与气泡脉动进行了模拟,通过与经验计算公式对比验证了模型的可信性;然后,对浅水爆炸的荷载特点和分布规律进行了分析,并初步探究了水面及水底的影响规律,得到如下结论:LS-DYNA可实现浅水爆炸的有效模拟,模拟结果符合理论形态,且计算得到的荷载峰压和比冲量等特性参数与经验公式吻合良好。浅水爆炸荷载峰压在冲击波传播阶段出现,气泡脉动阶段荷载的比冲量则明显高于冲击波传播阶段,在浅水爆炸毁伤效应研究中,以上两个阶段均需考虑。炸药起爆深度附近及其以下水域为浅水爆炸荷载的主要作用区域。水面反射稀疏波和水底反射冲击波的峰压和衰减时间与冲击波相近;随着爆深增加,反射波对水面及水底附近位置影响增大,对水域中间位置的影响先减小后增大。

浅层水中水底爆炸冲击波压力测试及分析

本文介绍了四个球形装药浅层水中水底裸爆时冲击波荷载的测试技术及测试数据的分析。包括实验方案、测试系统、波形分析及数据处理,并总结出部分相关结论和经验公式。通过对四个装药水中爆炸冲击波形的分析。

水下爆炸中水面效应以及药包形状对冲击波的影响

为研究水下爆炸中水面效应和药包形状对冲击波的影响,通过理论分析和浅水实验研究水面的截断效应,分析水面对冲击波的影响,得到关于截断距离与药包位置之间的关系。通过数值模拟和经验公式的对比,验证经验公式的合理性以及适用场景。实验结果表明:在近场条件下,柱形药包压力峰值相较于经验公式较低,需要对经验公式乘以一个在0.65~0.97之间的修正系数;远场条件下,柱形药包与球形药包接近的较好,可以用球形药包的经验公式进行近似。

浅层水中沉底的两个装药爆炸的数值模拟研究

根据试验模型和试验结果,进行了浅层水中沉底的两个装药爆炸的数值模拟;通过与水中单个装药爆炸,以及无限水中两个装药同时爆炸的数值模拟结果的对比分析,研究了水底水面对沉底的两个装药同时爆炸产生的冲击波传播与相互作用的影响。结果表明:水底对冲击波压力峰值有削弱作用,水面使冲击作用冲量明显减小,冲击波相互作用压力叠加或多次冲击作用可提高爆炸威力。

浅层水中爆炸载荷作用下舰船动态响应及设备冲击环境研究

以MSC/Dytran为平台,对浅层水中爆炸载荷作用下舰船结构的动态响应及设备冲击环境进行了研究。在对4种不同水底介质的浅层水中爆炸冲击波研究的基础上,模拟了偏恶劣的绝对刚性水底条件下浅层水中爆炸时某舰的动态响应,再以舰船主机为对象、以结构加速度响应为输入对舰船设备冲击环境作进一步分析,并以无限水深情况下的舰船响应和设备冲击环境为参照,对水底反射波的影响规律做了一些初步的探讨。

浅层水中爆炸冲击波压力的测试与分析

浅层水中爆炸研究是一个十分复杂的问题。本文根据对浅层水中单个球形药包爆炸的冲击波参数的试验研究，详细地推导出了分析爆炸场压力分布与变化规律的多元线性回归模型，并根据试验获得的数据给出了在试验范围内的冲击波压力的经验计算公式。

浅水爆炸冲击波在柱体附近荷载规律研究

采用ALE算法建立刚性单柱附近浅水爆炸全耦合模型,依据水下爆炸经验公式验证数值模型的准确性,探析水下冲击波在柱体附近的传播与衰减规律及柱体附近的荷载分布。研究表明:柱体迎爆面冲击波峰压较自由场增加,背爆面较自由场减小,柱体中部和底部分别为冲击波压力和冲量的峰值区域,柱体背部绕射峰压沿柱身高度方向基本均匀分布;柱体距离炸药较近时,柱中局部受到较大冲击,柱体不同高度的峰压较自由场的增幅随爆距的增加趋于一致;当柱体截面尺寸增加时,柱体迎爆面峰压较自由场的增幅起初增加,在比例截面尺寸大于8时增幅趋于稳定,柱体背面绕射压力较自由场的衰减幅度随柱体截面尺寸的增加而增加;相同截面尺寸下,方形截面柱的迎爆面峰压较自由场增幅最大,菱形截面最小,圆形截面柱的背面绕射压力衰减最小。

间断洪水波高精度数值模拟与应用

基于守恒型浅水二维方程,采用三单元模板的加权本质无震荡(WENO)格式插值界面两侧守恒变量,并采用Roe方法计算界面处数值通量,建立了平面二维溃坝水流数学模型.为使模型总体精度不致因为时间离散而降低,源项采用三阶Runge-Kutta方法进行处理,时间步进采用自适应步长法.验证结果表明数学模型计算结果与精确解基本一致,间断处数值解无明显震荡,具有高分辨率和高精度.数学模型应用于坝体溃决后水流在干河床上运动、河道部分堤防溃决后水流同时在河道以及洪泛区的演进过程以及天然复杂地形条件下实际工程溃堤方案的比选等预测计算.

浅水爆炸荷载特性的数值拟合

浅水爆炸涉及复杂的边界条件,其荷载特性与自由场水下爆炸有明显不同。基于LS-DYNA有限元软件通过建立浅水爆炸数值计算模型,依据已有经验公式验证数值方法的有效性,分析了水面和水底对冲击波荷载特性的影响,对比软泥水底和岩石水底对冲击波传播的影响,建立浅水爆炸峰值荷载、比冲量拟合公式。研究表明:浅水爆炸峰值压力由炸药深度向水面、水底两端衰减,比冲量由水底至水面衰减;在距离近水面、水底区域,冲击波受水面切断效应和水底叠加效应影响显著。引入边界距离为影响因子,基于经典经验公式和数值仿真结果建立浅水爆炸峰值荷载和比冲量的拟合公式,并通过浅水爆炸试验验证拟合公式的适用性。