《水中爆炸多氣泡相互作用及對典型目標的破壞機理研究》是依託西北核技術研究院，由裴明敬擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水中爆炸多氣泡相互作用及對典型目標的破壞機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：裴明敬
- 依託單位：西北核技術研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
水中爆炸氣泡在脈動過程中存在一些奇特現象：水中障礙物對爆炸氣泡具有引射作用（吸附作用），多氣泡在收縮過程中則會突然發生聚並效應，突然融合的能量將對目標產生聚能破壞效應。這些現象非常明顯地影響著氣泡的脈動周期和氣泡能量向目標的傳輸過程。.本項目主要開展水中爆炸形成的宏氣泡的動力學過程和對典型水下目標的破壞機理研究，涉及的研究內容包括：水中多藥球爆炸形成的多氣泡在產生、發展和運動過程中相互影響的因素和影響結果；水中爆炸氣泡聚並效應產生的機理、能量輸出結構及對水下典型結構的損傷效能等；水下障礙物的存在對氣泡的脈動過程的影響以及爆炸氣泡對結構物的能量耦合機理等。這些研究使我們更有目的、更有效地利用氣泡的運動規律放大或減弱其對目標的破壞作用。
結題摘要
本項目重點研究了水中爆炸多氣泡之間相互作用規律、宏氣泡間的聚並過程和聚能效應以及爆炸氣泡對水中典型結構物間的作用過程和機理，採用數值模擬和試驗方法研究了爆炸氣泡脈動壓力波和聚能水流對典型簡支梁結構、密閉水箱結構和圓柱結構作用時這些典型結構的回響特徵。氣泡動力學研究表明：水中多個爆炸宏氣泡在氣泡收縮過程中會突然發生聚並，氣泡的突然融合、流場突然變化致使氣泡能量將在某一局部方向進行釋放和匯聚，聚合的能量將對目標產生聚能破壞效應；水中爆炸多氣泡融合過程增大了氣泡的脈動周期、增加了一次氣泡向周圍環境傳遞能量的時間，相當於提高了炸藥向周圍輻射的能量；等質量雙藥包爆炸產生的宏氣泡在經歷一個膨脹和收縮的脈動周期後、在氣泡收縮到接近最小時由於界面失穩而瞬間破裂，此時氣泡能向外輻射形成二次壓力波，由於氣泡的破碎增大了氣泡與周圍介質的接觸面積，提高了氣泡能向周圍介質傳遞能量的比例，相當於氣泡能的集中釋放，相應地增強了二次壓力波的峰值；多藥包分布爆炸產生的氣泡存在融合效應，將增大藥包連線方向上氣泡軸向尺寸，在氣泡收縮時也將大大提局部高水射流速度，增加了水射流對目標的衝擊壓力，相應地增強氣泡的“鞭笞”損傷效應。水中爆炸對典型結構的破壞效應及機理研究表明：典型結構目標對水中爆炸衝擊波和爆炸氣泡的脈動壓力的激勵產生的結構回響特徵是不同的，爆炸衝擊波可激起結構的低頻到高頻多個振型特徵的振動，而氣泡二次脈動壓力波由於上升過程較緩，可以造成結構產生受迫振動或激起結構發生低頻諧振；爆炸氣泡的脈動壓力對不同結構的作用效能存在較大差異，氣泡的脈動壓力對於平板或倉型結構的損傷有顯著作用，而對於桿狀結構的破壞效應不明顯；水中雙藥球爆炸在對稱面上衝擊波壓力將顯著增強，加上氣泡能的集中釋放，其對結構物的損傷效能將比等質量單藥球爆炸的損傷效能有顯著提高。
