水下低功耗变频数据采集系统的设计

介绍了水下爆炸;中击波的概念特征和气泡脉动理论,根据此特征确定了水下冲击波超压测试系统的测试原理、采样参数等。系统将压力传感器、适配电路、A／D转换器、触发控制电路、通讯接口及电池紧凑封装在密闭、防水、坚固的钢壳内,构成一种可相对独立工作的便携式水下冲击波超压测试仪。该系统具有小体积、微功耗、采样频率高等特点,具有抗干扰性强和无需电缆引线的优点,特别适宜于大范围多测点的试验场合。     

水下爆炸对船板冲击作用仿真

根据DAA1近似建立了一种简单实用的用于分析船板水下冲击响应模型。模型基于流-固作用原理，在不考虑结构低频响应的情况下，得到了可直接作用于结构湿面的总的压力载荷表达式。利用有限元代码LS—DYNA的用户定义的分布载荷子程序实现了这一方法。该方法适用于求解在早期冲击波作用下，结构的高频响应和局部变形。采用该方法对水下冲击波对船板和加筋船板(气背条件)的作用进行了仿真计算。计算机模拟结果表明采用该方法，在保证较高精度的前提下可以大大地降低CPU时间，提高仿真计算效率。     

水下爆炸压力传感器技术研究综述

压力是水下爆炸测量的重要参数,相应的传感器技术决定了整体压力测试水平的高低,因此有必要对水下爆炸压力传感器技术的应用及发展现状进行总体性的把握;首先从传感器敏感元件的选择、国内外在中远场、近场压力测量技术等方面概述了自由场压力传感器技术的发展现状,并指出了现在自由场压力测量中存在的一些问题;其次,论述了结构物表面压力测量技术的研究进展,总结了测试难点及对传感器性能要求,并对目前的测试现状进行了评述,指出了结构物表面压力测量传感器技术的发展方向;最后,对水下爆炸压力传感器技术进行了总结并提出了发展趋势。     

一种标校水下爆炸压力传感器的实验方法

采用实验装置产生符合动压特征的压力源列水下爆炸压力传感器的灵敏度进行了标校,与动态实爆标校的结果进行了对比。对比情况表明：实验标校的结果与动态实爆标校的结果相符。     

爆炸冲击波对桥梁毁伤的实时模拟

文章介绍了一种模拟爆炸冲击波对桥梁毁伤过程的方法。该方法用3DMAX建立桥梁的表面模型并用VRML格式保存，然后使用Delaunay三角剖分算法对表面模型进行三角剖分，并构造出一种由三菱柱组成的三维实体模型来模拟桥梁的断裂及碎片的产生和运动，文中采用了简单的冲击波－球形冲击波，结合随机函数求解各碎片的初始速度，计算出每帧内各碎片的位置，最后生成桥梁毁伤的动画效果，该方法能逼真地表现出桥梁受冲击波毁的效果，并能满足虚拟战场的实时性要求。     

典型舰船水下爆炸冲击环境仿真

利用冲击谱描述方法,对舰船在水下爆炸载荷作用下的冲击环境进行了数值模拟和分析. 利用MSC Dytran软件计算在爆炸载荷作用下舰船各测点的加速度,用加速度计算得到冲击谱,并总结出爆炸参数和冲击谱的关系. 通过分析表明冲击谱的谱值由船底外板到最上层甲板呈衰减的趋势;各测点加速度谱值随爆炸距离的增加近似呈指数衰减;各测点的加速度谱值随炸药量的增加近似呈抛物线增加.     

基于虚拟仪器的水下发射器冲击波测试

针对水下发射器发射时冲击波的特点,组建了一种基于虚拟仪器技术的水下冲击波参数测量系统,阐明了系统工作原理、实现方法及系统的硬件和软件结构;利用该系统实现了水下冲击波特征参数的测量,并对冲击波的传播的特点及应力分布特性进行了研究.     

爆炸场冲击波压力测量及其传感器技术现状分析

爆炸场冲击波压力是衡量武器弹药毁伤威力的重要战技指标。针对冲击波压力测量及其传感器技术存在的问题,以压电式压力传感器为主,从爆炸场冲击波压力测量方法、压力传感器技术和压力校准技术等多个方向总结分析了国内外研究现状及发展趋势。介绍了常用冲击波压力传感器的特点以及结构特征,对比得出了国内外在冲击波压力传感器技术领域的差距,明确了传感器技术的发展方向。概述了冲击波压力传感器的校准方法,并分析各校准方法的不足,有助于推动我国新型战斗部的发展研制。     

实验室尺度水下爆炸气泡实验方法

为研究水下爆炸气泡的动态特性,建立了实验室尺度水下爆炸气泡实验方法,该方法采用高速摄影技术,在2m×2m×2m的水箱中进行,分别从定性和定量的角度分析了水箱边界影响产生的的误差.研究了小当量PETN的水下爆炸气泡现象,高速摄影的速度控制在4000～5 000 s-1,精度控制在1％以内.实验结果表明:随着药量的增加,水...     

低功耗爆炸冲击波应变测试系统

为了改进或加固弹性材料的结构,以便给在高温高压高冲击环境下工作的测试仪提供良好的机械结构,设计了基于直角应变花的低功耗应变存储式测试系统;进行了爆炸冲击波对弹性材料造成的应变的实际测试,对实验数据进行了分析和处理.得出本次设计的应变测试系统,能够应用于环境条件比较差的爆炸试验中,在可靠可信、微功耗的基础上能得到较好的实...     

CPLD在水下冲击波记录仪中的应用

XCR3256是Xilinx公司推出的CoolRunner系列CPLD器件，在数字系统设计中的应用非常广泛。本文详细分析了Cool-Runner系列CPLD的特点、结构及功能，使用VHDL语言编程实现数字逻辑，实现了水下冲击波记录仪电路的数字电路部分。由于采用该器件，简化了电路设计，减小了设备体积，同时也使设备的可靠性和设计的灵活性大大提高。     

水下爆炸冲击载荷作用下舵的动态特性

利用Arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE)有限元方法求解爆炸冲击过程中的流固耦合问题:采用ALE算法描述流体和炸药模型,采用Lagrangain方法描述舵结构模型,不同介质间的界面采用接触罚函数耦合算法。应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA仿真模拟舵遭受TNT炸药爆炸冲击作用的全过程,得到舵的应力云图、位移云图,典型位置压力时间历程,加速度时间曲线等冲击响应。计算结果表明:利用A L E方法可以预估舵在水下爆炸冲击载荷作用下的损伤情况,为舵的抗冲击设计提供依据。     

CPLD在水下冲击波记录仪中的应用

XCR3256是Xilinx公司推出的CoolRunner系列CPLD器件,在数字系统设计中的应用非常广泛。本文详细分析了Cool-Runner系列CPLD的特点、结构及功能,使用VHDL语言编程实现数字逻辑,实现了水下冲击波记录仪电路的数字电路部分。由于采用该器件,简化了电路设计,减小了设备体积,同时也使设备的可靠性和设计的灵活性大大提高。     

Efficiency of shock wave compression in a microchannel

The efficiency of compression processes tends to decrease dramatically when the overall dimensions are scaled down to micron level. Then it can be assumed that the compression is more efficient if no moving parts are involved in the process. This is achieved by replacing, at least partially, turbo-compressor stages with a wave rotor. The work starts with estimating wave rotor efficiency at microscale by extrapolation. Then, an analytical model is introduced from which the theoretical efficiency of compression process in a microchannel is deduced. Knowing the inlet conditions and the pressure gain across the shock, the overall efficiency of the compression can be calculated. The model assumes constant friction along the walls and no heat exchange with the surroundings. The results suggest that an efficiency of 70–80% can be achieved in the channels of an ultra-micro wave rotor. It is shown that if the inlet temperature is high enough (about 1500 K), the efficiency is even higher, up to 90%.     

The merging of two gaseous bubbles with an application to underwater explosions

A numerical study of two gaseous bubbles merging into a single coalesced bubble as in underwater explosions is investigated in this paper. This explosive phenomenon is modeled using a boundary integral method. Two configurations, which are in-phase and out-of-phase explosions, are simulated and compared with available experimental results. The thickness of the liquid film between the two bubbles determines our coalescence criterion. Bubble shapes and periods of oscillation are predicted well, compared to those of the experiments.     

基于接近觉的水下多目标定位系统

研制了一种弧形阵列接近觉传感器,实现对水下多目标的定位.考虑到作业环境的影响,在3个探头轮流探测一次的基础上,对接近觉传感器设计了可编程控制的单探头多脉冲的探测模式,增加了采集的数据量,同时测距的精度得到了提高.在单个探测点进行基于区域划分的目标定位基础上,本文提出了多点探测结果关联匹配的估计方法,用于接近觉对水下多目标进行定位.大量水池实验表明,接近觉定位系统可靠性好,精度高,便于工程实现.     

Numerical investigation of micro shock waves generation

The shock wave propagation in the micro channel of the different sizes is studied numerically in order to estimate the possibility of the experimental apparatus development. The full compressible Navier–Stokes equations are used for the numerical simulation. The shock wave velocity attenuation is found for the channel height smaller than H = 200 μm. The influence of the channel size and of the diaphragm pressure ratio on the shock wave velocity is considered. The considerable influence of the viscous effects on the shock propagation is shown.

自检式冲击波参量检测系统设计

针对冲击波参量检测与系统可靠性问题,设计了一种带自检功能的冲击波参量检测系统。传感头采用自发光式光纤镀膜探针,光纤探针在冲击高压下发光,并通过高速光电转换与示波器记录冲击响应信号,实现对冲击波参量检测。将激光脉冲耦合入传感光路,通过检测激光脉冲在镀膜光纤探针端面镀膜层的反射脉冲信号实现系统自检。详细介绍了镀膜光纤探针、高速光电转换电路及半导体激光器脉冲驱动源的设计与实现。进行了TNT爆轰驱动条件下冲击波到达时间的测量,实验结果表明：整系统的冲击波响应信号前沿小于5ns,测量不确定度小于3ns,为爆轰物理和冲击波物理实验中冲击波参量检测提供了一种可靠有效的测试手段。