doi: 10.11857/j.issn.1674-5124.2018.10.012
浅水中气泡运动及水射流行为实验研究
孟 祎， 张 舵
(国防科技大学文理学院，湖南 长沙 410073)
摘 要: 为探究浅水中气泡与自由液面和水底固壁双重界面相互作用过程，利用高速摄影系统对电火花诱导气泡实验过程进行拍摄，对浅水中双重界面影响下的气泡运动和水射流现象进行实验研究。通过改变气泡到界面的无量纲距离，拍摄气泡与双重界面相互作用动态过程的图像。观察、总结气泡和射流形态变化，发现浅水中气泡运动没有明显的二次脉动过程；统计水射流发展初期最高点位置和速度变化信息，发现水射流发展初期高度基本呈线性增长。关键词: 流体力学; 气泡运动; 水射流; 射流速度
中图分类号：TB126 文献标志码: A 文章编号: 1674-5124(2018)10-0073-05
Analysis of bubble motion and water jet behavior in shallow water
MENG Yi, ZHANG Duo
(College of Liberal Arts and Sciences, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)Abstract : For the exploration of bubble in shallow water with the effects of free surface and solid wall, high speed photography system has been used for spark induced bubbles. Bubbles motion and jets behavior under the influence of multi-interface in the shallow water has been carried in the experiments. By changing the dimensionless distance of the bubble to the interface, the images of the dynamic process of bubbles and jets have been taken. The changes of bubble and jet were observed and summarized, and there was no obvious secondary pulsation process of bubble motion in shallow water. It was found that the peak position was basically linear in the initial stage of the development and data of jet velocity was also collected.
Keywords : hydromechanics; bubbles motion; water jet; jet velocity
0 引 言
浅层水中爆炸不同于无限水介质水下爆炸，它
受到自由液面和水底等界面因素的影响，界面效应
影响增加了水下爆炸研究的难度。目前主要通过实
验手段来分析和研究界面对水下冲击波的非线性影
响，并用数值模拟方法验证。
国内对浅水爆炸方面的研究还存在着较大的空
白。王林旭等[1-2]给出了一种模拟炮弹在水中爆炸进而产生水柱运动的方法，在水柱的实时再现及动画模拟方面有一定成效；但由于水下爆炸发生时水柱的应用必须要考虑其高度、密度及质量等关键性的影响参数，因此，动画的实时模拟并不能够定量运用于水下爆炸产生的水幕墙研究。刘文华[3]等通过对单个球形装药浅层水中爆炸的模拟试验研究，分 收稿日期: 2018-05-13；收到修改稿日期: 2018-06-22
作者简介: 孟 祎(1994-)，女，山东潍坊市人，硕士研究生，专业方向为计算流体力学与应用。第 44 卷 第 10 期
中国测试Vol.44 No.102018 年 10 月CHINA MEASUREMENT & TEST October, 2018