水下爆炸近自由面空化载荷特性分析

水下爆炸近自由面空化对于冲击波传播、爆炸气泡运动以及水面结构冲击损伤都存在重要影响。目前国内外主要采用单流体模型来处理空化,但是难以精确获得空化演化过程中的溃灭载荷以及空化域内部的流场特征。文中引入考虑相变转换的四方程模型,利用2阶MUSCL-Hancock重构格式和HLLC近似黎曼求解器求解齐次双曲型方程,再采用牛顿迭代法求解相变方程。利用水下爆炸近自由面空化试验对该模型进行了初步验证,获得了空化域的典型运动形态和内部压力载荷特性。并在此基础上探索了不同爆深和药量对空化载荷的影响规律,发现空化域内部压力分布范围较广,并非维持在恒定的饱和蒸汽压附近。文中工作可为水下爆炸空化的深入研究提供参考。

胞元膨胀特性及其对水锤效应的影响数值分析

为研究胞元的膨胀特性对水锤效应的影响,本文设计了几类不同构型的胞元结构,开展了高速弹丸侵彻下各类胞元结构的数值模拟研究,同时讨论了胞元结构壁厚变化带来的影响。研究中使用“膨胀阻抗”概念量化了胞元结构在高速弹丸侵彻下的膨胀特性,并分析了胞元鼓胀特性对水锤效应所产生的空化压力载荷带来的影响。结果表明:在高速弹丸侵彻下,膨胀阻抗可有效反映胞元结构的膨胀变形程度,膨胀阻抗越小,说明胞元越容易变形和膨胀;水锤效应导致的空化压力载荷作用强度受胞元结构的膨胀阻抗影响,在胞元结构的膨胀阻抗降低时,胞元的鼓胀变形过程将降低壁面受到的空化压力载荷强度;壁厚会影响充液胞元结构的膨胀阻抗,在空化压力载荷较小时,结构的膨胀阻抗与结构侧壁面厚度线性相关;在空化压力载荷较大时,结构的膨胀阻抗与结构各壁面厚度的匹配关系有关。