2018-3-97空腔结构入水冲击加速度和压力响应试验仿真分析

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6 6 为了便于以后研究潜体结构在水下爆炸冲击波作用下的动态响应， 应该重点对 789:;< 程序与 =0>* 经验公式的冲击波峰值压力、 比冲量以及水质点速度的计算结果进行比较。 =0>* 的关于冲击波峰 值压力 ! 5 和比冲量 " 的经验公式如下
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水利学报SHUILI XUEBAO 2014年1月文章编号：0559-9350（2014）01-0065-07收稿日期：2013-03-19基金项目：国家“十二五”科技支撑计划课题（2011BAB09B01)作者简介：陈槐（1987-），男，江苏人，博士，主要从事水力学及河流动力学研究。

E-mail ：huai-chen10@第45卷第1期雷诺数对空腔水流时均结构的影响陈槐，钟强，李丹勋，王兴奎（清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084）摘要：利用PIV （粒子图像测速）测得的不同雷诺数下空腔中垂面的流场序列，分析来流条件对空腔流场涡旋结构及掺混特性的影响。

时均流场中存在两个不同大小、旋转方向相反的涡旋。

随着雷诺数增大，大涡旋发展壮大并最终受制于固壁边界，小涡旋受大涡旋压迫而减小，两者最终稳定的雷诺数都接近2000，大小涡旋稳定半径分别为0.83D 、0.13D （空腔深度）。

雷诺数的增大导致来流剪切层与空腔冲撞区域从空腔下游角点延伸至凹腔内部，其中，掺混程度相对较小的区域，面积随雷诺数增加而快速增大；掺混程度相对剧烈的区域，范围会较快趋于稳定。

剪切层与空腔下游边壁的冲撞作用，决定了空腔的掺混特性，并使得雷诺应力高值区与时均大涡旋间的形态存在较好的相关性。

关键词：空腔流动；时均涡旋；雷诺应力；雷诺数；PIV中图分类号：TV131文献标识码：A doi ：10.13243/ki.slxb.2014.01.0091研究背景空腔结构广泛存在于航空、水利等领域，如飞机的内埋式武器舱及起落架舱，内河挖入式港池、闸门门槽、关闭的取水口、船闸引航道及盲肠河段或渠段的口门，高速列车车厢连接部、敞篷车的敞篷及楼群密集的街巷（街巷剖面为空腔结构）等。

空腔结构的流动特性对空腔内物质的输移具有很大的影响，例如内河港池、盲肠河段的口门经常发生泥沙的回流淤积、污染物的滞留；楼群密集交通拥堵的街巷存在空气不易流通、质量较差的区域。

关键词 ：入 水 ；数值模拟 ；水弹性力 学；模型 试验 ；楔形体 中 图分 类 号 ：Ｕ６６１－３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： ｌ６７２—７６４９（２０１８）０３—００１９—０７ ｄｏｉ：１０．３４０４￣．ｉｓｓｎ．１６７２—７６４９．２０１８．０３．００４
Ｈｙｄｒｏｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ３Ｄ ｓｙｍ ｍ ｅｔｒｉｃａｌ ｗｅｄｇｅ ｗａｔｅｒ ｅｎｔｒｙ
摘 要 ：结构入 水砰击是一个 很复杂 的水 弹性 力学问题 ，在船舶 与海 洋工程领域 ，人们 对其十分关注 。本文 借助模型 试验和商用软件 平台 Ａｎｓｙｓ技术 ，对结构入水砰击过程展 开研究。首先 ， 自主设 计入 水结构模型 、试验装 置 ，通过 布置在楔形体结构 内的传感器 ，全程实时监测楔形体结构下落 的压力变化。然后 ，基于试验结果 ，数值模 拟 了三 维 弹性 楔 形 体 的 入 水 砰 击 过 程 。得 到 了砰 击 压 力 云 图 、等 效 应 力 云 图 以及 流 体 的 速 度 云 图 ，对 比分 析 了弹 性 体 测 点 与 试 验 中测 点 的砰 击 压力 ，验 证 了 该 数 值 模 拟 方 法 的 可 行 性 与 有 效 性 。
第 ４０卷 第 ３期 ２０１８年 ３月
舰 船 科 学 技 术
ＳＨＩＰ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ
Ｖｏ１．４０．ＮＯ．３ Ｍ ａｒ．．２０１８王 玲 ，朱仁庆 ，李红艳 （江 苏科技 大 学 船 舶 与海 洋工程 学 院 ，江苏 镇 江 ２１２００３）
研 究 弹性 体入水也 逐渐增多 『】０ 。张智 ［１３】用 Ｆｌｕｅｎｔ软 件 模 拟 了楔 形 体 垂 直 入 水 砰 击 和 转 角 度 入 水 砰 击 的 ２种情 况 ，并 得 到 了加速 度 、速度 和砰 击压 力等 随时 间 变 化 的 曲 线 ， 同 时 ，他 还 对 砰 击 影 响进 行 了敏 感 性 分 析 。

沉底水下爆炸作用下舰船结构动响应数值模拟摘要：该文利用ABAQUS软件，对某实船模型在沉底水下爆炸载荷作用下的动响应进行了数值模拟。

结果显示将沉底水下爆炸载荷等效成无限流场载荷的1.7倍是可行的，而纵向应变峰值跟结构的材料属性和结构方式有很大关系，材料厚度越大，加筋结构相对密集，则纵向应变峰值越小。

关键词：水下爆炸仿真计算ABAQUS水下爆炸问题涉及多个领域，整个过程十分复杂，使得大部分实际问题很难得到解析解。

而随着计算机硬件和计算方法的不断发展进步，水下爆炸数值研究得到了各国军方和学术界的高度重视，可对关键问题进行重复细致的研究，已成为研究水下爆炸现象及机理的一项重要手段。

程素秋[1]等通过试验和数值仿真方法对沉底爆炸载荷作用下圆柱结构响应进行了研究，将仿真结果与试验结果进行了比对，吻合度比较好。

杜志鹏[2]等为预测沉底装药爆炸产生气泡的最大半径和脉动周期，在理论研究的基础上，通过AUTODYN软件数值模拟了水下刚性壁上装药爆炸产生气泡的运动规律，并将数值结果与理论结果进行了比对，吻合度较好。

B.V.Zamyshlyayev[3]对沉底水下爆炸规律进行了研究，提出应将沉底爆炸简化为无限水域水下爆炸，将沉底载荷等效为无限水域载荷的107倍。

姚熊亮[4]等利用SPH方法对沉底水雷爆炸威力进行了数值仿真，对峰值压力反射系数和爆炸流场参量进行了细致的研究，认为海底反射系数水平线夹角有关，最大可达1.5.郑思顼[5]利用ABAQUS软件对水下爆炸载荷作用下结构的响应进行了研究，验证了ABAQUS软件模拟结构受水下爆炸载荷作用弹塑性响应的有效性和准确性。

该文利用ABAQUS软件，数值模拟了某型船在沉底水下爆炸载荷作用下的动响应，对沉底水下爆炸规律进行了探索。

1 计算模型简介该文以某型舰船实船为研究对象，对其进行了整船建模。

船长59m，型宽8.5m。

结构网格大小0.25m，水域内部网格0.15m，均匀向外辐射，总网格数2577245个。