《多源水下爆炸氣泡近水面耦合作用機理研究》是依託北京理工大學，由李梅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多源水下爆炸氣泡近水面耦合作用機理研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：李梅
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目以發展新原理水面艦艇自防禦手段為背景，研究多源水下爆炸氣泡近水面耦合作用機理及其與爆炸水幕空間分布之間的聯繫。具體開展如下研究：(1) 研究多源水下爆炸氣泡膨脹、融合、破裂等及其與水面的耦合動力學特性，建立氣泡形態演變數學模型；(2) 研究多流體相互作用過程中的速度、壓力等流場變化，建立氣泡動態特性與流場變化的聯繫，揭示多源水下爆炸氣泡近水面耦合作用機理；(3) 研究多源水下爆炸氣泡與水面相互作用後的爆炸水幕現象，獲得水幕形態隨起爆深度、間距、排列方式和時間的演變規律，揭示爆炸水幕的形成機理；(4) 建立爆炸水幕空間分布參數計算模型，預測給定裝藥量和起爆條件下爆炸水幕最大高度、寬度。本項目研究可發展多氣泡耦合動力學理論，推進水幕反導武器系統的建設，為大型水面艦艇自防禦武器系統設計提供科學依據和理論支撐。
結題摘要
近水面多源水下爆炸，能夠形成具有一定空間和滯空時間的水幕，可用於攔截掠海飛行反艦飛彈，對完善艦艇自防禦體系、提高艦艇生存力具有重大軍事意義。本項目採用量綱理論分析、水箱內水下爆炸試驗和數值模擬等研究方法，對多源爆炸氣泡近水面動力學特性，多源爆炸氣泡耦合機理，爆炸水幕形成機理及形態演變規律等進行了研究，並取得了系列研究成果：（1）設計了多源水下下爆炸試驗裝置，開展了不同比例深度、比例間距、排列方式下的多源水下爆炸試驗，採用邊界追蹤、數據擬合等方法，獲得了“單氣泡膨脹、氣泡融合、融合氣泡膨脹、收縮、對稱斜射流貫穿氣泡、氣泡潰滅”等氣泡形態，“水冢、水柱和水射流”等水幕形態的演變過程，及典型氣泡耦合現象與水幕形態的關聯；（2）開展了不同比例深度、比例間距、排列方式下的水下爆炸數值模擬研究，發現了對稱斜射流現象，通過分析氣泡內部、氣泡-氣泡邊界之間及氣泡-水面之間的流場變化過程，結合聚能效應理論分析，揭示了氣泡耦合和斜射流形成機理；（3）數值模擬獲得了水幕形態演變規律，確定比例間距在0.2~0.99之間，比例深度在0.59~0.99之間時，能夠形成具有一定寬度、厚度和面域形態的水幕，且耦合後水幕高度較單爆源提高10%以上；（4）通過水幕形態與氣泡運動、形態、流場變化之間的聯繫，結合理論分析，揭示了爆炸水幕形成機理；（5）通過無量綱分析和多元數據擬合方法，建立了耦合氣泡最大半徑和水幕空間分布工程計算模型。本項目解決了多源爆炸氣泡近水面耦合機理、水幕形態與空間參數控制等關鍵科學問題，研究成果可為水幕反導系統設計提供參考依據。
