基于水下脉冲放电的冲击波聚焦实验研究

冲击波的聚焦可以在聚焦区域形成局部较高的压力.基于能产生较强冲击波的水中脉冲放电声源和具有会聚作用的旋转椭球面反射罩建立了水下冲击波聚焦系统,开展了水下冲击波聚焦的实验研究,分析了水下冲击波的聚焦过程.对压力历史、轴线上的压力分布及峰值压力进行了分析,研究了旋转椭球面反射罩的聚焦特性.实验发现聚焦区域会产生负压,并导致局部空化.基于冲击动力学理论对这一现象进行了分析.实验结果表明,水下冲击波聚焦系统具有显著的聚焦效果.     

冲击波和气泡载荷联合作用下加筋板塑性变形

水下爆炸冲击波和气泡载荷对舰船结构都有不同程度的毁伤作用,计算舰船结构在水下爆炸载荷作用下的塑性变形时,需要同时考虑两种载荷的影响.通过对加筋板结构刚塑性分析,运用Lagrangian方程,得到一种计算冲击波和气泡脉动压力波联合作用下加筋板塑性变形的方法.该方法计算结果与试验值和文献值吻合较好.对该计算方法的适用范围进...     

舰船局部结构在水下爆炸气泡载荷作用下的塑性变形分析

在水下爆炸载荷作用下的舰船局部结构塑性变形计算中,往往只考虑冲击波载荷的影响而忽略气泡载荷的影响。为研究气泡载荷在舰船局部结构塑性变形中所占的比例,利用通用有限元软件Abaqus,对舰船局部结构典型形式加筋板模型在水下爆炸载荷作用下的动态响应进行了数值仿真。其中,载荷计算采用了Geers-Hunter模型,材料本构采用了Johnson-Cook模型。分析仿真结果发现,模型中点变形挠度明显分为两个阶段,很容易区分冲击波载荷引起的变形和气泡载荷引起的变形。将最终变形挠度仿真计算结果与试验结果进行对比,两者吻合较好。计算结果表明:由气泡载荷引起的加筋板塑性变形挠度超过总变形挠度的30%,所以在计算中气泡载荷的影响不容忽视。     

垂直刚性面边界条件下水下爆炸气泡运动的理论研究

为研究垂直边界面对水下爆炸气泡脉动的影响,根据势流理论建立了垂直边界面条件下水下爆炸气泡运动的理论模型,编制计算程序进行求解。对水下爆炸气泡脉动运动的特点、流场的速度及压力的分布、气泡引起的载荷形式进行了分析,结果表明,此模型能够反映水下爆炸气泡和周围流体介质的运动规律,并能进行定量的计算。     

浅水爆炸特性数值模拟研究

为对浅水爆炸的荷载特性进行研究,首先采用LS-DYNA建立的浅水爆炸三维数值模拟模型对浅水爆炸的冲击波传播与气泡脉动进行了模拟,通过与经验计算公式对比验证了模型的可信性;然后,对浅水爆炸的荷载特点和分布规律进行了分析,并初步探究了水面及水底的影响规律,得到如下结论:LS-DYNA可实现浅水爆炸的有效模拟,模拟结果符合理论形态,且计算得到的荷载峰压和比冲量等特性参数与经验公式吻合良好。浅水爆炸荷载峰压在冲击波传播阶段出现,气泡脉动阶段荷载的比冲量则明显高于冲击波传播阶段,在浅水爆炸毁伤效应研究中,以上两个阶段均需考虑。炸药起爆深度附近及其以下水域为浅水爆炸荷载的主要作用区域。水面反射稀疏波和水底反射冲击波的峰压和衰减时间与冲击波相近;随着爆深增加,反射波对水面及水底附近位置影响增大,对水域中间位置的影响先减小后增大。     

不同边界条件下水下爆炸气泡的数值模拟

采用有限元程序MSC.Dytran对不同边界条件下水下爆炸气泡的脉动过程进行了数值模拟。对数值模拟中的一些重要问题,如炸药药包的建模、网格密度、状态方程和静压力场的设定等问题进行了探讨。对无限水域中的水下爆炸气泡以及自由面边界、水平刚性面边界和垂直刚性面边界三种边界条件下的水下爆炸气泡进行了数值模拟,分析了水下爆炸气泡的半径、外形变化、气泡脉动压力、流场中的速度分布,结果发现边界的存在对气泡外形的影响较大,刚性边界面会使气泡脉动压力增大较多,而自由面边界对气泡脉动压力的影响较小。将数值模拟的结果与理论模型、经验公式和试验结果进行了比较分析,结果吻合较好。     

导弹弹体空中结构解体毁伤研究

针对弹体结构解体破坏是导弹K级毁伤主要毁伤模式之一,进行了爆炸冲击波载荷作用下自由状态导弹弹体结构毁伤理论预测与实验验证.基于简化的弹体质量阶梯分布梁结构和能量分析,进行了导弹弹体结构解体毁伤临界冲量理论预测,通过爆炸冲击载荷作用下局部及舱段式弹体模拟结构毁伤实验,对理论模型进行了分析验证.研究结果对于导弹目标易损性分析与毁伤评估具有一定参考价值.     

数值模拟方法对浅水爆炸荷载的影响

采用LS-Dyna和MSC.Dytran分别建立了浅水爆炸的三维数值仿真模型,通过仿真现象和与经验公式的对比验证了模型的可信性。对二者的仿真结果进行了对比研究,得到如下结论:MSC.Dytran的边界设定和流固耦合能力更强,气泡脉动速度和周期衰减更快且最大半径较大,对气泡脉动峰压和冲击波比冲量的仿真更为精确;LS-Dyna仿真水底的反射作用更加明显,对冲击波峰压和气泡脉动比冲量的仿真效果更好,且仿真荷载的主要分布位置比MSC.Dytran仿真更接近水底。二者仿真气泡溃散形态有所区别,且待进一步开展试验研究以验证。     

战斗部近炸下防护液舱破坏机理分析

为研究大型舰船水下舷侧防护液舱的破坏机理，根据液舱的承载特性，设计制作缩尺战斗部模型和敞口、密闭两种液舱结构模型，开展两种姿态战斗部近炸下高速破片和冲击波对防护液舱的联合毁伤试验。根据试验后液舱模型的破损情况分析液舱前、后板在典型载荷下的破坏机理，总结分析液舱结构整体的破坏模式和破坏机理。结果表明：高速破片是防护液舱结构的主要防御对象，破片开坑和空化阶段是液舱结构变形破坏的主要阶段，破片群侵彻液舱形成的激波载荷和空化效应引起的挤压载荷是使结构产生变形破坏的主要冲击载荷。     

爆炸冲击波作用下板架结构响应研究综述

板架结构是飞机和水面舰艇主要的组成单元,研究其在爆炸冲击波作用下的变形和破坏对目标结构的防护设计具有重要意义。国内外学者对板架结构在冲击波载荷作用下的变形与破坏进行了大量研究,形成了诸多成果。本文中从理论分析、实验研究和数值模拟3个方面总结了爆炸冲击波载荷作用下板架结构响应领域的研究现状,并对未来研究方向提出一些建议,为相关结构的抗爆设计以及战时毁伤评估提供参考。     

The Early Responses of Air-backed plate subjected to underwater explosion with aluminized explosives

This work aims to research the effects on the early responses of the air-backed plate subjected to the loading generated by the underwater explosion with aluminized explosives. The loading characteristics of underwater explosion for ideal explosive (TNT), aluminized explosives (RS211 and RBUL) are obtained experimentally. The tested aluminized explosives have different energy output compared with TNT. Based on the Taylor plate theory, the early responses of the air-backed steel plate affected by the measured loading is analyzed. The analytical results indicate that the pressure curve of the shock wave within 1 time decay constant is the main factor affecting the kick-off velocity of the plate when cavitation occurring. The velocity responses of the plate produced by the loading of RS211 and RBUL are obviously different with that of an equivalent TNT charge, which also indicates validity and suitability should be noticed in the case of substituting TNT for aluminized explosives. Moreover, the uncertainties in the responses of the plate produced by RS211 and RBUL are much larger than TNT.     

文丘里管空化装置设计与数值模拟

基于总流伯努利方程,以文丘里管喉部局部压力等于相应温度时饱和蒸气压为依据,设计了应用于观测研究空化作用对乳化油废水破乳相关规律的文丘里管空化装置。利用Fluent软件对文丘里管空化装置的流场特性进行了数值模拟。计算表明:文丘里管空化装置能在较大范围产生空化现象,将该装置应用于观测研究空化作用对乳化油废水破乳相关规律,理论上可行。     

复杂外形导弹出水过程空化流数值计算研究

基于Zwart-Gerber-Belamri空化模型,采用动网格和复合网格技术,提出了一种复杂外形潜射导弹出水过程中空化流数值计算方法。对头肩部、舵面及突起物的空化生成、演化及影响因素进行了分析。结果表明,出水过程初期空化数降低使附体空泡迅速扩大,随后空泡脱落与振荡的影响将更为显著；肩部在15m/s出水时产生空化并随速度上升而迅速增长, - 攻角时肩空化非对称性显现；舵面空化受出水速度影响较小, 攻角以下时空化面积小于全舵面积的10%,但攻角超过 后空化面积迅速增长至50%以上；减小突起物尺寸有利于避免空化产生,突起物空化受攻角影响较小,但在高速下可诱导临近弹体产生空化。     

水动力空化效应的实验研究与理论分析

在研制空化射流实验装置的基础上，采用实验与理论分析相结合的方式，以苯酚溶液为对象，对水动力空化效应进行了研究。考察了进口压力、孔板结构与空化数的关系，研究了反应时间、进口压力和空化数对苯酚降解效果的影响。得出孔板在水动力空化过程中起决定性作用，一定结构的孔板还能有效抑制超空化现象的发生，确保较好的苯酚降解效果。     

A Study on Criteria for Barrel Lifetime

Several criteria for barrel lifetime were summarized and discussed. Based on large amount of test data,the advantages and disadvantages of the criteria were analyzed and the requirements for the easy and practical criterion were put forward. Then,a new criterion based on the radical wear at the start points of the barrel lands was proposed. The close interrelationship between the radical wear and interior ballistic characteristics was illuminated theoretically and experimentally. The research results show the great value of this criterion to solve the problem of barrel lifetime.     

关于圆柱壳在水下爆炸冲击波作用下二次加载现象的数值模拟研究

运用大型商业有限元程序MSC.DYTRAN数值模拟了水下爆炸冲击波载荷作用下自由环肋圆柱壳的非线性动态响应.采用一般耦合算法(generalcoupling)模拟流体与结构的耦合效应,计算中考虑了材料的应变率强化效应,几何非线性的影响,分析了空穴现象的产生和二次加载对结构响应的影响.仿真结果表明,相同工况和厚度下的无限自由平板和自由环肋圆柱壳,后者的空化时间比前者长,而壳体运动的最大速度后者比前者低.     

橡胶隔振器冲击刚度的试验研究

在冲击环境下,隔振器的刚度特性会产生显著的变化.由于该过程相当复杂,要从理论上进行分析是相当困难的.该文研究了利用轻气炮技术和力锤敲击测试隔振器冲击刚度的方法,并分别对不同规格的橡胶隔振器进行了试验研究,对这2种方法特点的比较表明,轻气炮试验适用于工程中大型橡胶隔振器冲击刚度的测试研究,而锤击法试验适用于同系列不同型号的小型橡胶隔振器冲击刚度的测试研究,因而二者互为补充,在工程实践中具有一定的应用价值.     

模拟海深条件下提升阀流动特性的实验研究

水压传动技术应用于深海环境可以直接从海洋中吸水加压,高压水作功之后可以直接排入海洋,不需要水箱和回水管道,大大简化了系统,具有独特的优势。然而,在深海作业时,液压元件的工况同陆地相比有较大的差异,海深压力相当于在元件出口加了一个背压。文中用背压来模拟海水压力,对以水作介质时背压对提升阀口流量特性的影响进行了实验研究。研究结果表明,背压使得流量饱和更容易发生;有背压时的流量系数比没有背压时的流量系数大;当阀芯和阀座有叠合时,背压对阀口流量特性的影响比阀芯和阀座没有叠合时的影响大。