有限水域气泡脉动实验方法研究

在2m×2m×2m的实验水箱中开展了小当量PETN水下爆炸气泡脉动实验,采用在水箱壁粘贴吸能材料的方法,有效降低了水箱壁反射冲击波对气泡脉动过程的影响,用压电压力传感器和数字式高速相机获得清晰的气泡脉动过程图像和气泡脉动压力。为了验证实验结果,进行8 kg爆炸水池(直径48m,深23m)相同当量水下爆炸实验,并与水箱和水池的实验结果进行了对比,两者最大误差为4.8%。可以认为,在此水箱中开展5 g以内PETN炸药水下爆炸是可行的,实验结果与无限水域实验结果一致,表明本研究提出的炸药水中爆炸气泡脉动现象的方法是简便和有效的。

有限水域中煤矿工业炸药爆炸能量的测试研究

经过大量试验 ,研究了有限水域中 10 g煤矿工业炸药爆炸能量的测试方法 ,文中修正系数消除了固有边界效应对气泡能的影响 ,并解决了装药完全爆轰和约束壳体能耗修正问题 .测试结果与大水池 1kg炸药的爆炸能量具有可比性 ,5种炸药的比冲击波能、比气泡能和总能量与Trautz铅 扩孔实测值有内在联系 ,线性相关系数分别达到 0 993,0 92 5和 0 975。

在有限水域炸药爆炸能量测试计算公式及VB程序

文章阐述了有限水域炸药爆炸现象及能量测试的计算公式,根据测试中数据采集、计算的需要及当前计算机软件的应用趋势,在原计算程序的基础上,用VisualBasic语言重新编写了VBSXBZ计算程序,从而极大地改变了操作、运算。

有限水域的爆炸振动效应与减振措施

水下爆炸引起的振动会波及附近建筑物,是爆破安全必须考虑的问题。文中针对有限水域中炸药爆炸振动效应进行了研究,试验在钢制水池中一定炸药量的爆炸为振源,对水池采用减振措施前、后的不同距离,最近建筑物不同高程的振动速度进行了测试分析,回归了振速、装药量和距离的关系。结果显示所采用方法简单实用,具有很好的减振效果。

一种能在有限水域内降低校准频率的方法

在水声技术研究中最主要的声学量是水声声压,各种声纳设备的主要电声参数都是通过检测水声声压值来计算.水声声压的校准测试一般都在有限水域的自由场中进行,这就需要克服声场中的反射影响.通常情况下都是用脉冲声信号法来实现直达信号与回波信号的分离,但它在窄带通道内的瞬时处理会造成脉冲信号的扭曲,随着频率的降低,效果也会下降.这就造成了有限水域内自由场校准中频率下限的限制.针对有限水域内的水声声压自由场低频校准问题,介绍了一种能在有限水域内降低校准频率的方法,它利用复数线性扫频信号与信号处理方法相结合,从发射器、水池和接收器体系的目标特性分析开始,开展对自由场发射器与接收器间传输阻抗的估计,能有效地降低有限水域内校准的频率下限,满足声纳设备对低频性能的校准需求.本文通过对该方法原理的理论分析和实验验证研究,并与自由场脉冲声法测量结果的比较,获得了相当吻合的结果.

有限水域试验场声传播特性的仿真计算与试验

在有限水域试验场中进行大型复杂结构的水下声振试验,声信号测量和数据处理是关键。天然水域边界条件未知,水文环境复杂,仿真难度高,增加了数据处理难度。采用Matlab和VB混合编程软件AcTUP,分析试验场"沉积层和水位"的选取原则,得到与试验值较为吻合的仿真模型。通过仿真计算,得到固定深度声源的"无因次量纲"参数、固定水深的声源位置及水面粗糙度对试验场声传播损失的影响规律,并基于射线声学理论对试验值和仿真值的偏差进行非相干分析,得到了有限水域试验场的基本声传播特性。

基于标准声源的有限水域试验场声传播特性试验研究

舰艇噪声控制实验中,为保证模型和实艇的声学相似性,增大模型比例是关键,实际上,大比例舰艇模型的声学实验很难在消声水池中进行,因此,天然有限水域试验场成为首选。在有限水域试验场中进行大型复杂结构的水下声振试验,声信号测量和数据处理至关重要。天然有限水域边界条件未知,水文环境及声传播特性复杂,仿真难度高,增加了水声信号的处理难度。基于标准声源试验研究某有限水域试验场的声传播特性,实质上是把水下辐射声压级测量值归一到距标准声源单位距离处的声压级,采用AcTUP软件对试验场的沉积层声学特性和水位选取原则进行探究,并基于射线声学理论对声压级试验值和理论值的偏差进行非相干分析,从而得到试验场基本声学参数对声传播特性的影响规律。

沉积层面貌和温度主导的声速变化对有限水域试验场声传播特性影响的仿真研究

[目的]为丰富有限水域试验场声传播特性的系列研究,开展沉积层面貌和温度主导的声速变化对试验近场、远场传播损失的影响特性分析。[方法]采用Matlab和VB共同编程软件Ac TUP,基于FFP的数值计算方法,仿真计算不同沉积层凹陷形状、凹陷大小、凹陷数量、凹陷分布、斜坡类型、斜坡角度和温度主导声速变化的传播损失曲线。[结果]结果表明:沉积层面貌对试验场声传播特性影响较小,排除了天然有限水域沉积层凹陷未知的面貌对大型复杂船舶与海洋结构物声学试验的影响;温度主导的声速变化对试验场近场的声传播特性影响较小,对远场的传播损失较大,总体上,远场传播损失是随声速的增加而增大。[结论]该研究结果可为在有限水域试验场中进行声学试验提供参考。

有限水域近水面气流演化特征试验研究

气流作为湖泊、湿地等有限水域的主要驱动力之一,其演化特征是研究水—气间能量与物质传递的基础,决定了水域水环境与水生态格局,具有重要研究意义.采用室内风洞水槽,通过设置不同试验风速,研究近水面气流与风速和吹程的响应关系与演化特征,并将光滑壁面条件下的气流特征作为试验对照组,分析时间域内风速垂向分布形式、摩阻风速、特征粗糙度等变化规律,剖析频率域内风速的主频变化与波致气流边界层厚度等参数的分布特征.结果表明:近水面时均风速符合对数分布,摩阻风速与特征粗糙度均与风速呈正相关,且同等风速与吹程条件下两者均大于光滑壁面条件,波致气流边界层厚度与风速和吹程均呈正相关.分析了采用风速作为气流动力参数存在不妥的原因,认为采用摩阻风速或切应力作为气流动力参数更具合理性,基于前人研究数据的统计分析,给出了特征粗糙度与风速、吹程和水深的回归关系式.探讨了气流—风浪“同频率”的互馈模式,发现波致气流边界层厚度不只与波长有关,还受波高、波周期和水深等多因素影响,建立了考虑风浪非线性特征的波致气流边界层厚度关系式.

有限水域棒束附连水质量规律试验研究

本文对一个水箱内不同位置插入试验棒的模型进行试验研究。试验包含对棒的水平激振试验和对基座的水平冲击试验两部分,试验得出棒各阶附连水质量与其在无限水域中各阶附连水质量的比例系数,激励垂直于边界时,棒距边界距离越大附连水质量越小,平行时影响不大;激振试验中激励与两棒轴线共面时,附连水质量随棒间距增大而减小,且随棒数增多而变大,垂直时影响不明显;冲击试验中因两棒做同相位振动,故共面时附连水质量随棒间距增大而增大,垂直时相反。随着距离进一步增大,上述所有状态最终都趋于无限水域中单棒附连水质量。

有限水域内掉头时船舶运动规律的探讨

大型船舶在港内狭窄水域掉头是一项高难度的航海作业,船舶操纵人员必须了解被操纵船舶的旋回运动规律、船舶主机不同工况下的运动速度、拖轮的动力状况及港内水域的水文气象条件等。在实际的操纵过程中,驾引人员应随时掌握船舶的自身动力和船舶在缆绳、拖轮和潮流等外力作用下船舶的运动趋势,审时度势确保船舶在狭窄水域内安全掉头。通过举例说明,结合相关理论与规律在引航实践中的运用,指出了船舶安全掉头操纵作业技术要领和应该注意的一些要点和事项。

有限水域棒束附连水质量计算方法

目的给棒束型核反应堆等类似结构的抗冲击性能设计提供一定理论依据。方法首先通过势流理论计算得出单棒速度势,再利用泰勒展开和坐标变换数学方法计算得出棒束在流体中产生的总势,继而导出棒束的附连水质量。结果从公式中获得了棒束附连水质量与棒距边界距离、棒间距、棒数及棒各阶模态之间的相互关系。结论该公式经有限元仿真计算和试验验证是合理的,可作为棒束型反应堆等类似结构抗冲击设计的依据。

浅谈极有限水域的船舶调头

在保证船舶和港口安全的前提下,如何能在有限的水域内进出尽可能大的船舶,我们常用的的办法是:满载进口靠落水,卸完货后空载码头边调头出口;若是空船来此装货,则进口也靠落水,但须在装货前即下一个潮水涨末前对船舶实施原地调头改靠涨水头,以利于在装好货后直接开航而无需调头.因为船舶在码头边的静态调头比之船舶在运动中的调头要容易得多,安全得多.尽管如此,船舶的码头边静态调头也并非易事,因为调头区实在太狭小了。

有限水域内球形气泡振动特性及影响参数研究

该文基于不可压NS方程,推导了有限水域条件下气泡的无量纲动力学方程,得到了与惯性力、黏性力、表面张力和不可凝结气体相关的四个无量纲数,通过数值求解的方法给出了无量纲参数对气泡振动的影响规律及其起作用的参数空间。最后,在小厚度小振幅条件下讨论了气泡振动的特性及适用范围,在此基础上给出了自由面附近气泡溃灭时间的理论预测公式。

有限流动水域浮体结构对水流结构的影响

基于物理模型试验,研究浮体结构在有限流动水域运行过程中对下游水流流动结构产生的影响。在不同浮体结构位置及来流条件下,对下游水流结构特征断面的流速分布、流速不均匀系数以及回流区长度进行了测量分析。结果表明:浮体结构位置对流速分布及流速不均匀系数存在明显影响;来流条件的改变同样对两者有较大的影响,其影响随着来流流量的增大而增大;回流区的长度受浮体结构位置以及来流流量影响都较大。在实际工程中,应重点关注浮体结构位置及来流流量变化引起的水流流动结构改变。

有限流动水域浮体受力及侧倾研究

为研究浮体结构在淹没状态下运行过程中的受力以及力矩,采用物理模型试验,对不同体型和流速下的浮体结构在水流作用下产生的作用力以及侧倾力矩进行了比较分析。结果表明,不同浮体结构的长高比对浮体结构在垂直方向所受动水压力、浮体结构侧倾力矩都存在显著影响,随着长高比的增加,两者明显增大;但对浮体结构水平受力影响不大;而不同水流流速对浮体结构所受水平作用力影响巨大,随着来流流速的增加,水平作用力明显增大,对浮体结构在垂直方向的受力影响微小,且在一定程度上,随着来流流速的增大侧倾力矩同样增大。

对FETKOVICH(费特科维奇)典型曲线的质疑与评论

FETKOVICH(费特科维奇,以下简称为费氏)于1971年和1980年,分别提出的有限水域水侵量方程和定压典型曲线,受到国内外专家的重视和引用。由于费氏典型曲线可以通过实际数据的拟合,确定井的驱动半径和驱动面积,因此,受到业内专家的青睐。通过推导表明,费氏有限水域水侵量方程,是一个指数递减方程。费氏将该方程直接应用于定容封闭边界油井的产量递减分析,并基于初始递减率的关系式,得到了费氏典型曲线的无因次时间。费氏利用无因次压力的倒数作为无因次产量,得到了典型曲线的无因次产量。然而,由于费氏典型曲线的无因次时间和无因次产量之间没有直接的函数关系,无法建立费氏的无因次典型曲线,因此,对费氏的有限水域水侵量方程和典型曲线的无因次时间和无因次产量进行了推导,并对存在的问题提出了质疑和评论。

限制水域浮体水动力特性研究

处理了浮体在限制水域作振荡运动时的水动力计算问题．计算结果表明：对于在振荡浮体两侧有全反射壁面的情形下，浮体水动力性能表现出奇异现象；这种现象完全不同于带有辐射边界条件的同类问题的解．两侧刚性壁面条件取代为无穷远辐射条件时，其结果是阻尼系数在全频域内对各种运动模式均为零解；附加质量在某些频段出现负值，且在某些频率下出现陡变现象．对这种水动力性态作了分析．

泡沫铝夹芯板水下抗爆性能的实验和数值模拟

采用PVDF压力传感器收集应力波数据的方法,对不同密度的泡沫铝夹芯板结构进行实爆实验,考察在有限水域爆炸下泡沫铝夹芯结构的抗爆炸冲击波衰减能力,并使用ANSYS/LS-DYNA软件对爆炸冲击波的传递过程进行数值模拟分析.研究结果表明,在相同爆炸加载条件下,四种密度泡沫铝夹芯板的抗爆炸冲击波衰减率均高于90%,低密度泡沫铝夹芯板的抗爆炸冲击波衰减能力高于高密度泡沫铝夹芯板,密度为0.26 g/cm^(3)泡沫铝夹芯板的抗爆炸冲击波衰减率比密度为0.57 g/cm^(3)试样提高了7.83%.应力波在低密度的泡沫铝夹芯板中传播比在高密度试样中慢,实爆实验中两组高密度泡沫铝板相比两组低密度泡沫铝板传播平均快40.5μs.本文研究成果可为泡沫铝夹芯板结构作为防爆材料提供理论基础.