近场气泡载荷下柔性结构耦合响应实验研究

通过电火花气泡装置和高速摄像设备对气泡与附近刚性/柔性边界间的耦合现象进行实验观测和研究。针对不同材质平板和不同距离参数下气泡脉动实验数据进行整理,对气泡动力学特性如撕裂现象、射流方向特性及气泡迁移特性等进行机理分析;并借助MATLAB开发图片数字化识别程序,分析总结了整个气泡脉动载荷下柔性板的整体运动响应模式和结构中心测点的响应特征。实验结果表明:气泡在柔性板附近收缩时出现“棒槌”状或气泡撕裂及远离对向射流现象;探究气泡载荷下柔性结构响应模式,发现气泡膨胀时柔性板呈一阶响应,收缩时呈现三阶响应及双峰值迁移现象。     

水下爆炸气泡与浮体结构相互作用的研究

基于势流理论,利用三维边界积分法模拟水下爆炸气泡与其附近浮体之间的相互作用,同时考虑到自由液面对气泡特性的影响。该数值计算结果与电火花气泡实验结果吻合良好,验证了该数值方法的有效性;通过爆点与自由液面的距离,爆点与结构的距离,结构的运动响应三个方面来研究近自由面时,气泡、浮体结构和自由液面之间的耦合特征。尤其关注它们对气泡动力特性,结构上的压力载荷以及自由液面升高等方面的影响。     

水下爆炸气泡动态特性的研究进展

水下爆炸气泡载荷是造成舰船结构整体损伤的主要原因,研究水下爆炸气泡动态特性对水中兵器研发和舰船防护等方面至关重要.从水下爆炸气泡脉动的载荷特性出发,综述了气泡动力学理论、实验和数值模拟三方面的研究进展,总结气泡非球状坍缩运动过程、气泡与不同结构表面耦合作用以及自由场中多气泡耦合作用等问题的典型研究成果.在现有研究成果的...     

浅水中气泡运动及水射流行为实验研究

为探究浅水中气泡与自由液面和水底固壁双重界面相互作用过程,利用高速摄影系统对电火花诱导气泡实验过程进行拍摄,对浅水中双重界面影响下的气泡运动和水射流现象进行实验研究。通过改变气泡到界面的无量纲距离,拍摄气泡与双重界面相互作用动态过程的图像。观察、总结气泡和射流形态变化,发现浅水中气泡运动没有明显的二次脉动过程;统计水射流发展初期最高点位置和速度变化信息,发现水射流发展初期高度基本呈线性增长。     

壁面与自由液面联合作用下气泡动态特性实验研究

壁面与自由液面联合作用下，气泡的动态特性与单独一个边界条件作用时相比要复杂很多，难于从理论角度分析探讨。为深入探究壁面与自由液面联合作用下的气泡动态特性，采用安全性高且实验效果理想的200V直流电压电火花气泡发生装置生成气泡，依次改变气泡发生位置距壁面及自由液面的距离，同时采用高速运动分析系统对不同工况下的实验结果进行采集与分析，得到了壁面与自由液面联合作用下的气泡形态变化，同时通过对大量实验数据的总结归纳，得到壁面与自由液面联合作用对气泡脉动周期、迁移轨迹及气泡内射流方向的影响规律，从而为相关的理论与数值研究提供参考。     

对称边界条件下气泡脉动特性实验研究

采用铜丝电极低电压条件下打火生成气泡方法,配合高速摄影技术研究两平行板间与筒状区域构成的对称边界附近气泡脉动特性。气泡生成位置位于两平行板与筒状区域中心。气泡在两平行板间运动时,气泡会在中间撕裂成两小气泡,形成的两小气泡射流方向相反,且指向平行板。随两平行板间无量纲距离的减小,依次出现回弹撕裂、相背射流及连通射流等不同坍塌运动形式。气泡在圆、方筒中运动时会形成"红细胞"型及对射流,对射流穿透气泡形成环形气泡继续坍塌,射流方向指向筒壁。通过对称边界条件下气泡运动特性研究,旨在为不同边界条件下气泡坍塌形式提供参考。     

箱形梁在水下近距非接触爆炸作用下的整体毁伤研究

为了研究舰船在水下近场爆炸作用下的整体毁伤模式,根据相似原则设计了两种箱形梁模型,将TNT炸药置于模型中部正下方爆炸,通过改变爆距和药量来研究试验模型在不同爆炸工况下的整体运动特性,并利用高速摄影仪观察模型的动态响应过程.试验研究发现:在梁模型一阶湿频率与气泡脉动频率相近的条件下,气泡脉动会激起结构明显的整体弯曲运动;当爆距与最大气泡半径之比为1～1.5时,梁结构会发生中垂破坏,形成一个或两个塑性绞;当爆距与最大气泡半径之比为2～4时,梁结构会发生鞭状运动响应;水下爆炸气泡对水面结构的整体毁伤作用大于初始冲击波。     

水底爆炸气泡脉动特性

为研究水底爆炸气泡脉动特性,采用PAMFLOW软件和基于JWL状态方程的气泡脉动计算程序对水底爆炸气泡脉动特性进行了数值计算,并用经验公式对自由水域爆炸气泡脉动特性进行了计算.计算结果表明水底爆炸在整个气泡运动过程中,气泡的中心向海底贴附,并形成指向海底的高速射流,气泡被压扁;水底爆炸的气泡膨胀半径大于在无限水域中爆炸;2种数值计算结果比较吻合,且与经验公式计算结果相符,说明采用这2种数值计算方法来研究水底爆炸气泡脉动特性合理.     

伴随气泡和气穴的低压液压管路瞬态分析

利用流体动力学原理,基于低压液压管路瞬态脉动过程中气泡和气穴同时存在的假设,在连续方程和运动方程的基础上,建立了低压液压管路中伴随气泡和气穴的瞬态脉动数学模型,给出了摩擦阻力项数学模型以及气泡和气穴的体积计算数学模型。并采用有限差分法和Matlab/Simulink,对一段等径水平直管道中有气泡和气穴产生时的压力瞬态脉动特性进行了仿真分析和实验研究。瞬态压力脉动波的仿真结果与实验数据的比较表明:所提出的伴随气泡和气穴的低压液压管路瞬态数学模型是合理的,仿真方法是可行的。     

近自由面水下爆炸气泡运动的数值计算研究

采用体积加速度模型确定水下爆炸气泡运动的初始条件,基于MSC.DYTRAN有限元软件开发了定义流场初始条件和边界条件的子程序,对近水面水下爆炸气泡脉动全物理过程和自由面水冢运动特性进行了数值模拟,将气泡脉动全过程和水冢运动高度的计算结果分别与实验结果、经验公式进行对比,验证有限元模型建立和子程序开发的正确性.以此为基础...