摘要：为研究水中爆炸气泡的脉动现象,设计了用于小当量(≤10 g TNT)水中爆炸研究的爆炸水箱,在爆炸水箱装置中进行了多次0.125、1.000、3.370、8.000 g TNT当量的PETN球形炸药水中爆炸试验。采用高速摄影系统获得了气泡脉动图片;给出试验范围内气泡脉动过程中气泡直径、速度及加速度随时间变化的拟合曲线。对气泡脉动直径和周期数据进行了分析,这些数据基本符合爆炸相似律。

摘要：细长加筋圆柱壳是潜艇耐压壳体的主要结构,其在水下爆炸载荷之下发生的鞭状运动是潜艇结构破坏的主要因素之一。为了考察不同的因素对于细长加筋圆柱壳鞭状响应的影响,该文将圆柱壳简化为一根变截面的梁,用双重渐进近似法(DAA)描述了结构的动态变形与瞬态流场的耦合作用,从弯矩的角度的考察了水下爆炸第一次气泡脉动载荷对结构鞭状响应的贡献,总结了圆柱壳上的弯矩随潜深,爆距,爆炸方位角变化的规律。研究结果有助于进一步了解水下爆炸作用下潜艇的鞭状动响应特征,并用以改进潜艇的抗冲击设计。

摘要：为了研究悬浮隧道在水下爆炸冲击波和气泡脉动联合作用下的位移响应,将悬浮隧道简化为可活动弹性支座有阻尼锚索连续弹性支撑梁,基于Hamilton原理建立运动微分方程,通过Galerkin法和Runge-Kutta法,运用Mathematica编程对其进行求解;对所建立的冲击波与气泡脉动联合荷载模型和悬浮隧道模型进行了验证,并对比例距离、爆点倾角、爆点深度、锚索参数和管体参数等影响因素进行了对比分析,对影响参数的重要性进行了深入分析并给出了合理建议。结果表明:水下爆炸冲击波与气泡脉动联合作用对悬浮隧道系统的位移响应影响显著,基于理论计算结果,当爆点倾角分别取最不利工况时,结构Y方向最大位移远大于Z方向,即爆点倾角的改变对结构位移响应影响较大;随着比例距离、爆点深度、锚索刚度、锚索阻尼和隧道长度的增大,管体跨中最大位移呈衰减趋势,且比例距离和锚索刚度的增大对结构位移响应有较好的抑制作用;随着锚索间距增大,管体跨中最大位移呈增长趋势,且锚索间距的改变对结构位移响应影响显著。在悬浮隧道设计阶段应着重考虑锚索刚度的选择和锚索间距的布置,从而保证结构在运营过程中的安全。提出的可活动弹性支座有阻尼锚索连续弹性支撑梁模型及水下爆炸冲击波与气泡脉动联合荷载模型,更符合实际运营情况,具有较好的可靠性,该研究对悬浮隧道设计有一定参考价值。

摘要：为了深入研究近场水下爆炸过程中产生的气泡射流现象,本文开展了小当量TNT在固支方板底部爆炸的水下爆炸试验,设计了一种阵列式壁压传感器的方法成功测得了气泡射流的载荷时程曲线.实验结果指出,固支方板底部中心处气泡脉动压力峰值与射流压力峰值相差不大,但射流压力持续时间为气泡脉动压力的21.36倍,气泡脉动压力及其持续时间随着传感器距中心位置距离的增加只是略有衰减,而射流压力及持续时间随着传感器距中心位置距离的增加衰减较快,说明射流载荷作用范围较为集中.接着通过Abaqus软件开展了从炸药起爆到气泡射流形成全过程的数值模拟工作,模拟得到的气泡演化过程和气泡射流载荷时程曲线与实验结果基本一致.最后通过数值模拟得到了近场水下爆炸气泡脉动过程中气泡射流比冲量分布规律、气泡射流形态演变规律和气泡射流头部速度变化规律.本文的工作能够为利用近场水下爆炸气泡射流对水面舰艇结构实施毁伤打击提供依据.

摘要：针对圆柱壳结构在水下爆炸气泡脉动载荷作用下的诱导壁压特性,采用Geers-Hunter模型得到气泡脉动运动,在势流假设下采用边界元方法建立了水下爆炸气泡脉动载荷壁压计算方法,通过对不同水下爆炸工况进行计算分析发现:圆柱壳表面的气泡诱导壁压有明显的绕射现象,在爆距较小时迎爆面气泡脉动诱导压力峰值要远大于背爆面压力;在圆柱壳轴向上随距中心点距离的增大绕射特性逐渐减小,壁压向自由场压力逼近。所得到的方法和规律可为潜艇抗冲击设计和评估人员提供参考。

摘要：该文以水面舰艇为研究目标,采用ABAQUS软件作为数值模拟软件,分析舰船在水下爆炸冲击波载荷和气泡脉动载荷共同作用下的响应,解决ABAQUS计算大变形问题时的单元失效,获取舰船的加速度响应、应力响应和外板局部变形的规律。获得以下结论:爆炸载荷的垂向作用为舰船响应的主要施加者,爆炸后产生的冲击波最先接触到船底迎爆面,后沿垂向构件向顶部传递;由于垂向构件的隔振作用,导致舰船底部的响应会显著大于上层结构,且越往上响应越小。加速度响应总是由下至上逐渐减小,离爆点越近的区域加速度峰值越大,相同位置不同层甲板处测点的加速度峰值也各不相同。冲击载荷主要作用在舰船底部迎爆面处,舰船底部的应力要远大于上层结构,即船底外板中心处的应力最大;由于爆炸作用的区域比较大,舰艏和舰艉相对中部迎爆面来说要小得多。数值分析所得的舰艇在冲击波和气泡脉动载荷联合作用下的响应规律与理论分析情况吻合较好,可为舰艇抗冲击结构的设计提供参考。

摘要：水下爆炸中的气泡脉动载荷是造成舰船总体毁伤的主要原因,气泡载荷的准确预报对舰船抗冲击设计研究具有重要意义。基于势流理论,建立考虑气泡迁移效应、自由表面效应的水下爆炸气泡脉动模型。通过不同药量和气泡沉深的算例,对迁移效应和自由表面效应这两种影响因素进行比较分析,详细讨论两种因素对气泡脉动的影响。最后,将气泡脉动载荷的数值计算结果与经验公式进行对比和验证,结果吻合良好。算例表明,考虑迁移效应、自由表面效应的气泡脉动模型可以对中场水下爆炸气泡脉动载荷提供较准确的预报。

摘要：基于Navier-Stokes方程的有限差分格式,对水下气泡脉动过程进行数值模拟,实现了一种能够精确处理复杂形状自由液面边界的数值算法。针对当前气泡脉动仿真算法计算效率低下的情况,提出能够提高计算效率的近场压力边界条件:将气泡远端流场近似为点源/汇流动,求出远端压力作为边界条件,从而实现小区域模型模拟无穷流域问题。通过近场边界压力合理性的判别机制,有效抑制了边界压力失真现象与数值震荡现象。将计算结果分别与理论公式和实验数据进行对比,证明了所述算法的可靠性与高效性。最后,对近壁气泡脉动和射流过程进行了数值模拟和定性分析。该法可用于水下爆炸气泡脉动、螺旋桨空泡溃灭等过程的数值模拟和相应射流冲击载荷的预报。

摘要：基于相似原则设计了全封闭对称结构船体梁模型,将TNT炸药置于模型中部正下方爆炸,通过改变爆距和药量来研究梁模型在水下近距非接触爆炸作用下的整体损伤特性,比较爆炸气泡运动对梁结构造成的中垂和中拱弯曲损伤作用,探索近距条件下炸药爆炸造成梁发生整体损伤变形时的高效攻击方式。研究发现:在近距非接触爆炸作用下,当爆炸气泡脉动频率与梁一阶湿频率相近时,水下爆炸气泡对梁结构造成的损伤作用以中垂弯曲为主,且爆径比越小,中垂损伤作用越明显;若爆径比不变,随着药量的增大,梁的整体损伤模式会由中垂弯曲向中拱弯曲转变;一定爆距范围内,炸药在远距离多次爆炸比近距离一次爆炸所造成的梁结构中垂损伤变形要大。

摘要：为了满足现代海洋高分辨率地震勘探对发射震源在声信号特性、重复性、稳定性等方面的要求,介绍了一种等离子体震源(PSS)系统及在该方面的应用。针对基于海水中脉冲电晕放电技术开发的等离子体震源设备,分别从电路基础分析、等离子体放电过程和气泡脉动、脉冲声波辐射3个方面进行了理论分析和实验研究,给出了单电极条件下电源能量效率、气泡脉动、声波辐射的实验结果。同时介绍了近9a来等离子体震源的研发历程,单脉冲能量为500J、10kJ、50kJ等典型样机的设计参数和设备特点,阐述了设备在高分辨率海洋地震勘探领域的成功应用,以及在水声领域的应用前景。