水下爆炸气泡脉动试验研究

采用水中爆炸压力测量系统对不同工况下的水下爆炸压力进行了测量,得到了装药在近水底、自由场和近水面爆炸条件下气泡脉动特性的试验数据,并将试验结果与已有的水下爆炸理论公式进行了比较分析。分析结果表明:TNT炸药在自由场爆炸条件下气泡脉动周期测量结果与理论公式计算结果吻合较好,用试验验证了理论计算公式的正确性;在近水底爆炸条件下,爆炸气泡脉动周期较自由场条件下长;RDX炸药在自由场条件下和近水面爆炸,测量的爆炸气泡脉动周期与理论公式计算结果相比较小。     

水下和空中爆炸冲击波传播特性对比分析

由于水和空气的物理属性差异以及与爆炸产物的界面作用效应不同,使得爆炸冲击波在水和空气中传播特性存在较大差异。通过构建自由场水下和空中爆炸耦合数值仿真模型,对水下和空中爆炸冲击波传播特性进行对比分析,研究了起爆介质对冲击波峰值压力、冲量、传播速度的影响;同时考虑冲击波与自由面反射的稀疏波相互作用过程,研究了近自由面对水下和空中爆炸冲击波传播特性的影响。研究表明,水下爆炸冲击波传播压强峰值及冲量均较空中爆炸大很多,对结构的潜在破坏能力较强;自由界面对冲击波传播特性存在较大的影响,在近自由面水下爆炸产生了冲击波水面切断及气穴现象,而在近自由面空中爆炸产生了冲击波增强效应。     

一种改进的水下爆炸冲击波信号修正方法

爆炸载荷是舰船抗冲击设计和分析的基础,爆炸冲击波是表征炸药威力的一个关键物理量。在水下爆炸试验中,由于PCB138A50型电气石水下传感器在高频段存在失真,使得水下爆炸自由场压力信号存在上升沿、峰值失真的情况。当爆源与测点的水平距离远大于测点深度时,测点接收的信号需考虑反射波影响,一般会出现水面截断,形成驼峰现象。这都会使压力信号的冲击波能量计算产生误差,进而影响舰船的抗冲击分析。文章用Jensen提出的方法修正峰值,使用Cole函数对冲击波进行拟合修正。经对比,Cole函数拟合法比传统的指数拟合法修正后的冲击波能量更接近于试验炸药冲击波能量的理论值。     

水下爆炸冲击波作用下舰船总纵强度工程预报方法

水中兵器战斗部在水面舰船和潜艇附近爆炸对船体的总纵强度毁伤是目前国际上研究的前沿和热点。基于Taylor平板理论,计及自由液面截断效应,对船底表面处的耦合压力进行修正,推导并建立船体梁爆炸冲击弯矩的理论与计算方法,提出一套用于水下爆炸作用下船体梁总纵强度估算方法。通过实验数据验证理论方法的正确性。结合理论方法开发相应的总纵强度预报软件,为舰船在冲击波载荷作用下的总纵强度工程化预报提供参考。     

水下爆炸中水面效应以及药包形状对冲击波的影响

为研究水下爆炸中水面效应和药包形状对冲击波的影响,通过理论分析和浅水实验研究水面的截断效应,分析水面对冲击波的影响,得到关于截断距离与药包位置之间的关系。通过数值模拟和经验公式的对比,验证经验公式的合理性以及适用场景。实验结果表明:在近场条件下,柱形药包压力峰值相较于经验公式较低,需要对经验公式乘以一个在0.65~0.97之间的修正系数;远场条件下,柱形药包与球形药包接近的较好,可以用球形药包的经验公式进行近似。     

基于相似理论的舰船结构模型爆炸试验

舰船抗爆炸冲击性能是船体设计的重要依据,由于试验难度大、周期长,涉及到巨额经费开支,在我国对每型首舰进行实船抗爆炸冲击试验考核是不现实的。利用相似理论分析船体结构对水下爆炸冲击的响应,是较为现实和有效的手段。介绍了水下爆炸试验中的相似理论,详细讨论了相似理论在船体抗水下爆炸冲击模型试验中的应用方法及局限性,并应用已有的试验结果加以验证。     

水下爆炸试验爆源定位方法研究

为实现水下爆炸试验爆源在爆炸时刻相对于水面目标舰艇的定位测量,提出一种最小误差逼近的遍历搜索定位方法。该方法通过在目标舰艇上安装一定数量的爆炸载荷压力测量传感器,根据获取的爆炸载荷数据中冲击波传播的时间信息和冲击波压力峰值,实现爆源定位计算。小当量的水下爆炸试验结果表明:4个有效爆炸载荷测点数据可以实现爆源炸点定位计算,增加有效测点数量,可以提高爆源定位精度。     

水下爆炸条件下不同装药对水面舰船冲击环境的影响试验研究

水下非接触爆炸产生的冲击往往会造成舰船设备的大范围破坏,从而影响舰船的生命力和战斗力。为此,对以船体结构动响应为输入条件的船用设备冲击环境的研究受到了各国海军的重视。其中,研究水下爆炸载荷与舰船冲击环境之间的联系对于舰船设备抗冲击设计以及提高水中兵器作战效能等都具有极其重要的意义。利用某型船的整体缩比模型进行水下非接触爆炸试验,通过自由场水下爆炸载荷和缩比模型冲击环境变化规律对比,得出了冲击环境主要参数与水下爆炸载荷之间的关系,试验结果具有参考价值。     

水中爆炸下轨条砦表面压力测试及分析

轨条砦表面压力的测试及分析对研究水中爆炸载荷激励下轨条砦内部响应传播规律具有重要意义。论文开展浅水中远距离爆炸载荷作用下轨条砦表面压力的测试,炸药为3 kg的B炸药。通过对测得水中自由场爆炸冲击波压力峰值进行经验公式拟合,对比分析轨条砦表面压力峰值及水中自由场压力峰值。研究结果表明：在轨条砦各表面中迎爆面的压力峰值远超其他壁面。在同种炸药相同距离工况下,轨条砦表面压力明显大于水中自由场爆炸冲击波压力峰值,造成这种结果的主要原因是水中冲击波在轨条砦结构表面产生复杂的反射、绕射作用。轨条砦表面压力的测试及分析对爆炸载荷下水中障碍物表面压力的测试及毁伤分析具有一定参考性。     

水下爆炸冲击波的数值模拟与试验研究

采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对小当量TNT炸药在无限水域内爆炸进行数值模拟,并将数值计算结果与实验室内实测数据以及传统的经验公式计算结果进行对比。分析发现:用传统的经验公式计算小当量TNT炸药在水下爆炸时的爆炸冲击波压力峰值,与实测值相比存在较大误差;运用有限元显式动力分析方法计算得到的水下爆炸冲击波压力峰值与实测值相吻合,并且水下爆炸冲击波波形相近。对数值计算值进行拟合得到水下爆炸冲击波压力峰值的计算公式,可以对同等条件下的水下爆炸试验进行估算。     

The Internal Pressure Test in Experiment and Simulation—Influence of the Wall Thickness Variation and the Change of the Packaging Behavior after the Impact of Standard Liquids

The effect of the wall thickness variation of blow‐moulded bodies made of high‐density polyethylene on an internal pressure test after prestoring the packaging with standard liquids was evaluated in experiments and simulations. The objects of the investigation were jerrycans used for the transportation and storage of dangerous goods. The wall thickness was determined using two alternative methods to the magnetostatic measurement. These alternative methods are used for research purpose to get a volumetric model of the jerrycan wall as a geometric model for the simulation. The comparison of the experiments and the simulations of the internal pressure test were performed using the digital image correlation method. The integral strain and deformation of the whole jerrycan was detected by measuring the total mass of the jerrycan being filled with water during the internal pressure test. This is a suitable alternative to the optical measurements of local deformation by the digital image correlation method. Prestorage at 40 °C without the influence of chemicals strengthens the jerrycan, whereas the swelling effect of butyl acetate and hydrocarbon mixture softens the jerrycan. The comparison with the experiment is necessary to verify the accuracy of the simulation. It shows that the deformation can be simulated more precisely by using the actual measured geometry. The weakening of the high‐density polyethylene caused by a hydrocarbon mixture can be simulated using the Arrhenius equation. The aim of the simulation was to discover whether it is possible to use specimens to predict the behaviour of a packaging both after the influence of standard liquids. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

复合材料热压成型过程用光纤压力测试技术

针对复合材料热压过程的工艺特性,建立了光纤微弯传感压力测试系统,并对系统在复合材料成型过程的适用性进行了评价。结果发现,该系统适合应用于温度小于120℃、压力范围0.005~0.5 MPa的测试环境,具有较好的重复性和稳定性;光纤在调制器中的排布密度、测试环境温度及光纤微弯形变回弹对输出光功率有一定的影响。在以上研究基础上拟合并验证了测试系统载荷-光功率方程。      

典型舰船舱室水下爆炸响应特性

以典型舰船舱室结构为目标,研究炸药水下爆炸载荷输出特征和舱室结构的动态响应特性。给出舱室水下爆炸实验的试验装置、测点布设,测量炸药水下爆炸的自由场载荷和舱室所受载荷,分析舱室所受爆炸载荷的作用特征,研究舱室结构在水下爆炸作用下的响应特征,并讨论药量、爆心距对舱室结构动态响应的影响。该研究可以为反舰导弹作用下舰船目标易损性评估提供技术支持,也可为舰船目标防护提供理论参考。     

孤立波入射垂直壁的数值模拟及壁面波浪载荷分析

本文对日本东京大学提出的网格标记法(TUMMAC)作了新的改进。推导出新的自由面边界格点的非规则量压力迭代格式;将流函数、压力和速度区别为规则星、非规则星和空格点,并分别悬旗;另外将程心—发展的—维Burgers方程的部分守恒格式推广于二维N-S方程。这些改进使得编程简便,计算精度提高。文中计算模拟了孤立波在浅水中传播并入射垂直壁的流场和壁面波浪载荷分布。另外还分析了水深变化和孤立波峰值变化对波形传播和壁面波浪载荷的影响。     

不同浅海环境下点声源海底地震波特征研究

航行舰船在海底岩土层中引起的弹性波被称为舰船地震波,主要由舰船低频辐射噪声引起,可用于识别舰船目标。将舰船地震波简化为液固多层半无限空间低频点声源引起的地震波动问题,基于波数积分方法,通过FFP数值积分得到了海底表面声压、位移和加速度的频率特性曲线,分析了不同浅海环境对点声源海底地震波的波动特征的影响。结果表明：软质海底竖直方向加速度具有明显的低频通过特征,点声源海底地震波频域特征具有方向性;接收横距、岩土层吸收衰减系数和软硬程度、水深、沉积层厚度等均对点声源海底地震波的波动特征具有影响。     

Numerical and experimental studies of heat and flow characteristics in a laminar pipe flow of nanofluid

Thermal performance of energy systems can be improved by adding metal or metal-oxide nanoparticles to a base fluid, thereby increasing heat-transfer efficiency. Laminar pipe flow of a Cu–water nanofluid was studied using discrete phase model numerical simulation and experimental methods. The forces including thermophoretic and Brownian forces were considered to solve the particles governing equation. A two-step method was employed in the preparation of the nanofluid. The influences of Reynolds number, fluid temperature, and particle volume fraction on the flow pressure drop and convective heat-transfer coefficient of the nanofluid have been studied. The results demonstrated that adding nanoparticles to a base fluid significantly enhanced convective heat transfer in a pipe and increased energy loss. The pressure drop increased with increasing Reynolds number. A critical nanoparticle volume fraction existed, beyond which the pressure drop changed from increasing to decreasing with increasing nanoparticle volume fraction. This is attributed to competition between slip of particles on the pipe wall and the effect of a drag force on the particles. The deposition efficiency of nanoparticle changing with the particle size and volume fraction also has been illustrated.     

LS2F传声器的高频自由场互易校准

为满足空气超声声压量值的溯源需求,利用PULSE分析仪和互易校准仪,采用时间加窗技术对频域信号转换得到的时域信号进行处理,建立了LS2F传声器的高频互易校准装置,实现了实验室标准传声器的20~51 kHz的自由场灵敏度校准。通过对比时间加窗处理前后的实验数据,分析了驻波和墙体发射波对传声器灵敏度的影响。结果表明,高于40 kHz时,时间加窗处理技术能够减小1.0 dB的偏差。     

污水池水压及水封爆破拆除

利用控制爆破拆除了大型污水沉淀池和曝气池。根据池底和池壁的钢筋混凝土厚度,池底采用炮泥和水混合封填的水封爆破,池壁采取了水压爆破。从爆后的效果看,池底的双层双向钢筋已与混凝土完全脱离,池壁爆破后钢筋已基本完全暴露,加以机械配合就可彻底拆除。利用这种爆破方法很好地解决了拆除钢筋混凝土结构中的飞石问题,节约施工成本,加快了工程进度,取得了理想的爆破效果。     

污水池水压及水封爆破拆除

利用控制爆破拆除了大型污水沉淀池和曝气池。根据池底和池壁的钢筋混凝土厚度,池底采用炮泥和水混合封填的水封爆破,池壁采取了水压爆破。从爆后的效果看,池底的双层双向钢筋已与混凝土完全脱离,池壁爆破后钢筋已基本完全暴露,加以机械配合就可彻底拆除。利用这种爆破方法很好地解决了拆除钢筋混凝土结构中的飞石问题,节约施工成本,加快了工程进度,取得了理想的爆破效果。