水下爆炸气泡脉动特性的试验研究
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水下爆炸气泡脉动压力下舰船及其设备抗冲击性能研究
陈建平
【期刊名称】《舰船科学技术》
【年(卷),期】2001(000)006
【摘要】将船体梁视为两端自由的Timoshenko梁,在借用二维切片法和水弹性方法的基础上,计算船体梁在水下爆炸二次脉动压力下的响应特性.同时,还建立了在考虑水面效应和气泡运动时舰船受到二次脉动压力的计算模型.最后,分析了浮筏式减振装置在水下爆炸二次脉动压力下船用设备的减振抗冲性能.
【总页数】9页(P17-25)
【作者】陈建平
【作者单位】船舶系统工程部
【正文语种】中文
【相关文献】
1.水下爆炸气泡脉动压力下舰船动态响应分析 [J], 姚熊亮;陈建平;任慧龙
2.水下非接触爆炸下舰船球鼻艏结构抗爆抗冲击性能数值仿真 [J], 孙丰;王喆;周姝;谢晓忠
3.水下爆炸载荷下舰船设备抗冲击生命力模糊综合评判方法研究 [J], 尹群;仇栋熠
4.水下爆炸二次脉动压力下舰船抗爆性能研究 [J], 姚熊亮;陈建平
5.水下爆炸冲击波和气泡脉动载荷联合作用下\r舰船冲击响应研究 [J], 贾则;陈高杰;高浩鹏;权琳;金辉
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高速摄像机用于水下爆炸气泡脉动测量
高速摄像机可以用于水下爆破气泡脉动测量?
高速摄像机是与普通摄像机不同的,很多人都把它们弄混淆,这里要说明一点,高速摄像机最主要的特点是其高速,主要体现在高频率的拍摄速度上面,普通摄像机只有几十到几百帧,而高速摄像机能够达到成千上万帧每秒,这也是其能够捕捉到那些高速移动物体运动轨迹的根本,正是凭借这一优势,高速摄像机才被应用于越来越广泛。
从工业到农业、军事、航天航空、科学实验,我们都能从中发现高速摄像机的身影,它是有着超高的特性,能够满足任何这一方面的需求,达到人们所要拍摄的目的。
利用高速摄像机观察水下爆炸气泡脉动过程以及布置压力传感器测量水中冲击波压力。
采用球形PETN 装药并中心起爆,产生球形对称的气泡和冲击波载荷,并利用高速摄像系统记录水下爆炸气泡脉动过程,以及布置压力传感器测量水中冲击波压力。
实验获得了清晰的水下爆炸气泡脉动过程图像,得到了冲击波和气泡脉动压力曲线。
以上可见高速摄像机在其中发挥的巨大作用,因此选择一款适合的高速摄像机很重要,国产千眼狼高速摄像机便是不错的选择。
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第1篇一、实验目的本次实验旨在通过模拟潜水内爆炸现象,研究爆炸对潜水器及周围环境的影响,为潜水器设计和安全防护提供理论依据。
二、实验背景随着深海探测技术的不断发展,潜水器在深海探测任务中发挥着越来越重要的作用。
然而,潜水器在深海作业过程中,面临着来自水压、生物、物理等多种风险。
其中,潜水器内部爆炸事故一旦发生,将对潜水员的生命安全造成极大威胁。
因此,研究潜水内爆炸现象,提高潜水器安全性能具有重要意义。
三、实验内容1. 实验材料(1)潜水器模型:采用1:10比例的潜水器模型,模拟实际潜水器结构。
(2)爆炸装置:选用TNT炸药作为爆炸源。
(3)传感器:包括压力传感器、温度传感器、加速度传感器等,用于监测爆炸过程中的各项参数。
(4)实验水池:模拟深海环境,水池深度为10米。
2. 实验步骤(1)将潜水器模型放入实验水池,确保其稳定性。
(2)在潜水器模型内部安装爆炸装置,确保爆炸源位于潜水器中心位置。
(3)将传感器连接至潜水器模型,并对传感器进行校准。
(4)启动爆炸装置,记录爆炸过程中的各项参数。
(5)观察潜水器模型及周围环境的损坏情况。
四、实验结果与分析1. 爆炸过程实验过程中,爆炸装置成功引爆,爆炸瞬间潜水器模型发生剧烈振动,压力、温度、加速度等传感器数据迅速上升。
爆炸过程中,潜水器模型周围水花四溅,实验水池水面出现大量气泡。
2. 潜水器模型损坏情况爆炸后,潜水器模型出现以下损坏情况:(1)壳体出现裂缝,部分区域出现变形。
(2)内部仪器设备损坏,部分部件丢失。
(3)模型周围水花四溅,实验水池内出现大量气泡。
3. 爆炸对周围环境的影响爆炸过程中,潜水器模型周围水花四溅,实验水池内出现大量气泡。
爆炸产生的冲击波对周围环境产生一定影响,但未对实验水池其他设施造成损坏。
五、实验结论1. 潜水内爆炸会对潜水器结构造成严重损坏,影响潜水器内部仪器设备正常运行。
2. 爆炸产生的冲击波对周围环境有一定影响,但未对实验水池其他设施造成损坏。
水下爆炸过程及浅水效应数值模拟研究本文基于AUTODYN数值模拟软件,对水下爆炸过程及浅水爆炸效应进行了数值模拟研究。
首先探讨了冲击波模拟的影响因素,发现要同时获得较好精度的压力和冲量模拟结果需要设置较高的网格密度,而SHOCK状态方程在模拟中远场冲击波峰值方面优于多项式状态方程;和实验数据的对比结果证实了软件在一维冲击波模拟方面的精度;模拟了深水爆炸的气泡脉动现象,和文献的实验结果吻合较好,并将一维的计算结果映射至二维模型以进一步研究气泡脉动动态行为,发现由于气液边界不稳定因素(如Rayleigh-Taylor不稳定因素)的存在,使得气泡在收缩的过程中并不完全呈球状;利用上述模拟的结论,通过模拟浅水爆炸中自由面对冲击波的切断效应,得出了自由面对冲击波切断效应的某些规律,如规则反射稀疏波对峰值并无影响,只作用于冲击波衰减过程的后期阶段,而切断线的斜率大小代表了切断效应的大小:最后,对浅水爆炸气泡和水面的动态行为进行了模拟,初步探讨了不同药量在同一深度及同一药量在不同深度对气泡行为及水面效应形成的影响。
有限水域水中爆炸气泡脉动的数值模拟随着人们对海洋资源的开发和利用的不断加深,越来越多的工业污染和人为干扰正在导致海洋环境的恶化。
其中,有限水域是容易受到这些干扰的海区之一。
在这些区域中,水体的物理和化学性质可能会发生重大变化,从而影响到生态系统的平衡和健康。
因此,对于这些海洋区域的研究和监测显得尤为重要。
其中,水中爆炸气泡脉动的数值模拟是一种有效的手段,可以帮助我们更好地了解这些海域的物理特征和环境变化。
在水中爆炸气泡脉动的数值模拟中,主要就是对水波的物理特征进行模拟。
水波一般包括两种类型:远场波和近场波。
远场波是指成簇的波,它们频繁出现在爆炸点附近,伴随着高强度的涡旋和涡街。
近场波则是指趋向于中心和远离中心的波动,其大小和形状可以通过数学模拟计算获得。
在数值模拟中,我们可以使用 Navier-Stokes 方程,即流体力学基本方程,来描述水波的物理特征。
这些方程可以帮助我们计算出水波中每个点的运动和压力等参数,并可以通过计算机模拟得到这些参数随时间、空间和深度变化的趋势。
通常,我们使用计算流体力学(CFD)来进行这种数值模拟。
在这个过程中,我们需要为模拟设置合适的初始参数和运动参数,如初始流速、初始压力、边界条件等。
这些参数的设置直接影响着数值计算的准确性和结果的分析。
通过数值模拟,我们可以深入了解水中爆炸气泡脉动的机制和原理,从而指导海洋环境的监测和管理。
我们可以据此预测爆炸气泡造成的水波和浪涌等影响、预判海洋环境的变化趋势、以及制定相应的环保和资源保护政策。
总之,水中爆炸气泡脉动的数值模拟是一种有效的工具,可用于研究海洋环境的物理和其它特征,从而为我们更好地了解这些海域、保护海洋资源和维护生态平衡提供有益的参考和指导。
在水中爆炸气泡脉动的数值模拟中,液体和气体的物理参数是进行模拟的关键。
下面列出一些相关数据,并进行分析:1. 液体的密度:水的密度约为1000 kg/m3。
当液体密度越大时,水波的速度就会越快,水的表面张力也会增强。
水中放电气泡脉动过程的数值模拟研究水中放电气泡脉动过程是水中放电分析中重要的一个模型,具有实际工程应用价值和科学研究价值。
在最近几年来,由于计算机技术的发展,使得计算机模拟成为了水中放电气泡脉动过程的重要研究手段。
以数值模拟的方法提供了一种可行的方法来研究水中放电气泡脉动过程。
首先,通过计算机的模拟,研究人员可以清楚的了解水中放电气泡的脉动过程,计算出不同的参数下水中放电气泡的形状和脉动特性,如气泡的大小、个数、周期、变化率等,从而更精确地模拟水中放电气泡脉动过程。
其次,水中放电气泡脉动过程的数值模拟可以提供有用的结果,便于研究人员了解水中放电气泡脉动过程的特性,从而为实际工程应用提供重要信息,如污水处理、机器冷却系统等。
再者,数值模拟法可以用来研究水中放电气泡的脉动的影响因素,如放电条件、温度、环境流动等,可以更清晰地了解水中放电气泡的脉动特性,从而实现对水中放电气泡脉动过程的精确模拟。
最后,通过数值模拟,研究人员可以更深入地了解水中放电气泡脉动过程,可以更准确的预测水中放电气泡的动态特性,为科学研究和实际应用提供充分的参考。
本研究采用了PISO算法来数值模拟水中放电气泡脉动过程,PISO算法是一种基于边界的迭代算法,可以有效地求解水力学方程。
首先,构建了体积三角剖分的模型,以确定水中放电气泡脉动过程数值模拟的计算范围;然后,利用质量守恒方程和能量守恒方程,建立压强场和温度场;接着,通过压强场和温度场对模型空间和时间变量进行分别求解;最后,在得到最终求解结果后,与实验结果进行比对,得到结论。
本文研究的水中放电气泡脉动过程的数值模拟,可以提供有用的实际应用信息,如污水处理和机械冷却系统。
此外,通过模拟,研究人员还可以对水中放电气泡的脉动的影响因素等特性进行系统的研究,为科学研究和实际应用提供有价值的信息。
总之,本文通过使用PISO方法,研究了水中放电气泡脉动过程的数值模拟。
研究结果表明,数值模拟方法可以准确模拟水中放电气泡脉动过程,为实际工程的设计和科学研究提供有用的信息。
第16卷 第3期高压物理学报Vol.16,No.3 2002年9月CHIN ESE JOURNAL OF HIGH PRESSURE PHYSICS Sept.,2002 文章编号:100025773(2002)0320199205水下爆炸特性的一维球对称数值研究Ξ梁龙河,曹菊珍,王元书(北京应用物理与计算数学研究所,北京 100088) 摘要:应用数值模拟方法对水下爆炸产生的诸如气泡脉动规律、脉动周期、水中冲击波压力的变化等特性进行了研究。
给出了不同装药水下爆炸产生的气泡半径脉动的一些规律、脉动周期变化规律、气泡与水交界面处的压力曲线、爆炸产生的水中冲击波压力和速度的变化等结果。
关键词:水下爆炸;气泡脉动;脉动周期;水中冲击波 中图分类号:O383+.1 文献标识码:A1 引 言 水下爆炸是属于极其复杂且研究得很不完善的学科之一。
这种爆炸虽然很早以前就在海战中发挥作用,但在理论研究方面开始得很晚。
水下爆炸不仅在军事上十分重要,而且对民用工业也是很有意义的。
比如挖凿河道、破暗礁开航道以及爆炸成型等。
海战中,破坏舰船与潜艇战斗性能的主要手段是水下爆炸,要加强舰船、潜艇的作战及防护性能,必须充分了解水下爆炸产生的特性。
在水下爆炸研究领域,国外的研究人员众多,取得的成果也较多,研究方向广泛;而国内该领域的工作可认为是刚刚起步,研究人员很少,取得的成果相对少得多,且现有的工作以理论研究、解析粗估和实验研究为主,数值模拟方面的研究工作则相对较少。
我们开发了一个考虑了热传导的综合拉氏一维不定常弹塑性流体力学计算程序(SINL程序),并应用该程序对水下爆炸的某些特性,如水下爆炸产生的气泡脉动规律、脉动周期、水中冲击波压力的变化等进行了较详细的数值模拟研究。
并将研究结果与解析估算方法[1]及Mader[2]的有关结果进行了对比,结果都符合很好。
2 数学模型 使用自编的拉氏一维不定常弹塑性流体动力学计算程序SINL程序,进行了水下爆炸有关特性的数值模拟研究。
水下爆炸冲击波与气泡载荷作用下加筋圆柱壳毁伤特性实验与数值研究一、内容综述随着科学技术的不断发展,水下工程在国防建设、海洋资源开发和环境保护等方面发挥着越来越重要的作用。
然而水下环境中的爆炸冲击波和气泡载荷对结构物的安全性能提出了更高的要求。
加筋圆柱壳作为一种常用的水下结构形式,其毁伤特性对于评估水下环境的安全性具有重要意义。
因此本文针对水下爆炸冲击波与气泡载荷作用下加筋圆柱壳的毁伤特性进行了实验与数值研究。
首先本文回顾了水下爆炸冲击波与气泡载荷作用下加筋圆柱壳的毁伤特性研究现状,分析了现有研究成果在实验方法、模型简化和计算精度等方面的不足之处。
在此基础上,本文提出了一种新的实验方法,以提高研究的可靠性和准确性。
同时本文还对现有的水下结构模型进行了简化处理,以降低复杂度,便于后续的数值分析。
其次本文通过实验验证了所提出的新方法的有效性,实验中采用高速摄影技术记录了加筋圆柱壳在水下爆炸冲击波和气泡载荷作用下的变形过程。
通过对实验数据的分析,揭示了加筋圆柱壳在不同工况下的毁伤特性,为进一步的数值模拟提供了有力的支持。
本文基于所提出的实验方法和模型,利用有限元软件对加筋圆柱壳在水下爆炸冲击波与气泡载荷作用下的毁伤特性进行了数值模拟研究。
结果表明加筋圆柱壳在水下爆炸冲击波和气泡载荷作用下的毁伤程度与其几何尺寸、材料性能和初始损伤状态等因素密切相关。
此外本文还对数值模拟结果进行了对比分析,验证了所提出的方法的有效性。
本文通过对水下爆炸冲击波与气泡载荷作用下加筋圆柱壳的毁伤特性进行实验与数值研究,为评估水下环境的安全性能提供了有力的理论依据和技术支持。
A. 研究背景和意义随着海洋工程、船舶制造、石油化工、水下军事等领域的快速发展,水下结构的安全性能日益受到重视。
在这些领域中,圆柱壳结构的使用非常广泛,如船舶螺旋桨、水下管道、石油钻井平台等。
然而由于水下环境的特殊性,圆柱壳结构在受到冲击波载荷和气泡载荷作用时,其破坏形式和破坏程度往往受到很大影响。
水下爆炸气泡上浮量预报研究张永坤;张姝红;陈高杰;权琳【期刊名称】《兵器装备工程学报》【年(卷),期】2024(45)5【摘要】采用理论分析与水下爆炸试验相结合的方法,对水下爆炸气泡上浮量进行了研究。
首先,根据无量纲化气泡上浮量与脉动周期正比例关系,推导出了基于测量周期的气泡上浮量计算公式;根据气泡上浮量测量结果,对无限水域气泡上浮量计算公式进行修正,得到了考虑边界条件影响下气泡上浮量计算公式。
其次,基于测量周期计算得到了水下爆炸气泡上浮量,经与试验测试结果进行比对,两者吻合较好;基于上浮量、冲击波峰值计算得到了气泡脉动实际峰值,进而得到了气泡脉动实际峰值与测量峰值之间的比例系数;基于测量冲击波峰压和修正后气泡峰压计算得到了上浮量,并由于脉动周期测量值计算得到的上浮量进行比较,两者平均误差仅为3.68%。
最后,考虑边界条件的影响,对小当量装药的上浮量进行了测试,试验测试与理论计算结果平均误差为7%。
研究表明:底部的存在使气泡周期变大,底部的吸引作用使上浮量变小,导致上浮量计算结果存在一定偏差;空化作用的影响,导致气泡脉动峰压测量值偏大;理论计算值与试验结果偏差在工程允许范围内,表明了论文中提出的计算模型可应用于工程实际。
【总页数】7页(P112-118)【作者】张永坤;张姝红;陈高杰;权琳【作者单位】91388部队【正文语种】中文【中图分类】U661.2【相关文献】1.水下爆炸气泡脉动周期理论修正计算研究2.自由水面和刚性水底联合作用下水下爆炸气泡上浮运动特性研究3.利用气泡脉动周期估计水下爆炸当量和深度的方法研究4.近场水下爆炸气泡与目标尺寸匹配关系研究5.水下爆炸气泡射流载荷及对结构毁伤研究进展因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。