水下爆炸气泡运动对自由液面形态影响研究

摘要

为了研究近水面水下爆炸在不同炸药当量下产生的气泡运动对水面形态的影响，运用ANSYS软件，基于ALE算法，建立了水下爆炸气泡运动模型，对水冢形成过程进行研究；在同一水深距离参数条件下，通过对时间参数归一化处理，对不同当量TNT炸药在水下爆炸时形成的水冢形态变化、气泡运动特性和水面波动特征进行分析。结果表明：在水下爆炸过程中，随着水深距离参数的增大，水冢形成类型依次为零碎型水冢、飞溅型水冢、酒杯型水冢和皇冠型水冢，且水冢所产生的空腔半径也在逐步增大，在酒杯型水冢空腔半径达到最大；在相同水深距离参数下，装药量改变对于水冢基本形态的影响较小；随着装药量增大，爆炸产生的气泡脉动第一周期时间增加，形成的水下爆炸气泡半径增大，气泡中心点在竖直方向的位移在气泡第一周期收缩阶段后在逐渐向上运动；随着装药量的增大，皇冠型水冢特征宽度、中心水柱高度呈现增大的变化趋势，产生的水面波动高度也在逐渐增大，水面波动达到最大的归一化时刻也在不断地提前。

关键词

水下爆炸 / 气泡 / 水冢 / 水面兴波 / 炸药当量

基金资助

国家自然科学基金(52071031); 湖南省水利科技项目(XSKJ2019081-48); 湖南省教育厅优秀青年项目(18B132)