水下等离子体声源的冲击波负压特性

基于修正的Rayleigh气泡脉动方程对水下等离子体声源放电产生的强声冲击波的传播过程进行了分析;利用Euler方程作为控制方程组,建立了水下等离子体声源的聚束声场模型,通过仿真计算获得的传播云图对冲击波负压的形成机理进行了直观的理论分析.结果表明:经过聚能反射罩反射汇聚得到的聚束波在反射稀疏波和水的惯性作用下,聚束波周围水域产生了拉伸,形成负压区,如果拉伸力大于水的抗拉上限,就会使得水中形成不连续现象,即出现空化气泡;此外聚能罩边缘处产生的衍射波进一步加剧了负压的产生,边缘衍射波最终与拉伸波叠加,使冲击波负压达到最大值;通过对比仿真波形和实验波形,从而验证和进一步揭示了冲击波负压的形成原因.研究结果对认识水下冲击波的传播规律和进一步改进等离子体声源的设计具有指导意义.