Bjerknes力与浮力耦合作用下水下爆炸气泡脉动载荷特性

摘要

为研究Bjerknes力与浮力耦合作用对水下爆炸气泡脉动载荷特性的影响，设计一种水下爆炸气泡产生与测量试验平台，通过气泡生成装置对水下铜电极加热产生气泡，采用高速摄影机记录气泡的脉动过程，采用压力传感器测量刚性壁面载荷压力。通过调节刚性壁面方位改变Bjerknes力方向，开展Bjerknes力与浮力方向相反和垂直2种工况下气泡脉动试验，分析无量纲参数γ对气泡脉动过程中形态变化、载荷特性及压力峰值变化的影响。试验结果表明：在Bjerknes力与浮力方向相反工况下，γ分别为0.7、1.0、1.3时，气泡在坍塌阶段分别呈锥状、梨状、球状；在Bjerknes力与浮力方向垂直工况下，γ分别为0.7、1.0、1.3时，气泡在坍塌阶段分别呈橄榄球状、锥状、水滴状；Bjerknes力与浮力方向相反或垂直时，气泡载荷压力峰值随γ增大均先增大后减小，γ=1.0时，气泡载荷压力峰值最大。γ相同时，Bjerknes力与浮力方向相反工况下气泡载荷压力峰值均高于Bjerknes力与浮力方向垂直工况，压力峰值差随γ增大先增大后减小，γ=1.0时，压力峰值差最大。

关键词

Bjerknes力 / 脉动载荷 / 水下爆炸气泡 / 浮力 / 无量纲参数