水下空气腔角反射器声散射特性

针对水下金属板角反射器目标强度低、具有明显的频率特性等不足,设计了一种新的弹性空气腔角反射器。采用结构有限元耦合流体边界元法,对水下空气腔角反射器和单层金属薄板角反射器的声散射特性进行仿真计算和对比,分析了入射波频率为5~15kHz范围内,平板厚度、入射角度等因素对不同类型角反射器目标强度的影响及其散射机理并进行了实验验证。研究结果表明:空气腔角反射器散射强度大,无明显的频率特性,去耦作用明显;空气腔角反射器声散射仿真结果和消声水池实测数据进行对比,二者基本一致;相比笨重且回波强度较弱的单层金属板角反射器,空气腔角反射器具有更优的反声性能和更轻的质量,是理想的水下声反射装置。

靶板强度对射孔弹穿深影响的有限元仿真

随着石油工程技术的进步,完钻井深不断增加,储层岩石压实度和强度也不断增加,需采用大装药量射孔弹才能射穿污染带,高强弹-超强靶组合将增加侵彻分析的难度。应用LS-DYNA软件,结合ALE算法,以某油田井下射孔为例,建立HS35-5型射弹—枪—液—套管—混凝土靶三维模型,对射孔弹起爆过程进行数值模拟。通过优化不同接触面间的网格协调,减少数值畸变,提高分析精度;通过建立1/4射孔弹模型,调整关键部位网格密度,减少网格数量,降低机时。研究表明,70 MPa混凝土靶射孔弹侵彻深度为670 mm;90 MPa混凝土靶射孔弹侵彻深度为640 mm;110 MPa混凝土靶射孔弹侵彻深度为603 mm。随着靶板强度的增加,射孔弹侵彻深度逐渐降低。该研究可为井下射孔弹侵彻超强靶的仿真分析提供参考。