不同设置方式下气泡帷幕对水中冲击波衰减特性的影响

为研究不同布置形式的气泡帷幕对水中冲击波的削减特征,设计了三因素三水平的正交数值模拟试验,并结合敏感性分析的方法分析了气泡帷幕数量、气泡帷幕间距以及气泡帷幕防护距离三个因素对水击波削减作用的影响,结果表明气泡帷幕数量和气泡帷幕防护距离影响较大,多数量且靠近被保护对象的布置形式有利于气泡帷幕对水中冲击波的削减作用。     

组合帷幕阻波帘对水下冲击波的防护特性分析

帷幕阻波帘对水下冲击波具有衰减作用,有利于水下建筑物保护,防止生态环境恶化,维持原始水域生态平衡,因此应用帷幕阻波帘减弱冲击波的破坏作用具有重要的现实意义。针对水下爆破高能量冲击波和反复形成的气泡脉动现象,设计了气泡帷幕与气泡膜帆布帘分段防护组合式帷幕阻波帘。首先应用Zamyshlyayev经验解析方法计算气泡帷幕对冲击波的压力衰减过程,在此基础上采用ANSYS LS-DYNA模块,模拟分析最优阻波帘设计方案。通过在水下4 m使用300 g乳化炸药作为爆源,距试验药包半径3 m布置水击波测点及半径9 m处布置鱼类网箱进行测试,试验结果表明,冲击波综合衰减率为97.72%～98.29%,满足了对水下冲击波防护特性的要求,验证了组合帷幕阻波帘设计的合理性。     

水下爆破对水生物的损伤机理及防护技术研究综述

为加强对水下爆破对水生物损伤的相关认识,指导水下爆破施工,查阅了大量文献,总结了前人对水下爆破对生物的损伤机理相关研究,从水下爆炸能量释放及传播规律、水下爆炸损伤机理与效应评估、水下爆炸防护措施等方面详细介绍了相关技术研究进展。结果表明：水下爆炸产生的能量主要以冲击波能和气泡能的形式释放,最后衰减为声波能,但各能量的产生、传递和转化机制尚不清晰。爆破产生的冲击波、声波冲均会对鱼类的肝、脾、肾等内部器官造成不同程度的伤害,甚至破坏鱼类的听力和神经系统,但爆破的水生物损伤模型主要以鱼鳔损伤为基础,作用于鱼体不同易损器官的损伤模型尚未建立,损伤模型对鱼群种类、体型大小的评价不足;水下爆破还会对水环境造成扰动,影响鱼的呼吸、摄食、孵化率和成活率,因此爆破引起的水环境的变化长期生物效应研究是一个重点方向,水下爆破对生物多样性的影响也颇具研究意义。目前水生物的主动防护措施主要集中在装药结构起爆方式的改进以及对水生物的驱赶,被动防护手段包括气泡和高分子帷幕、预裂缝和减振沟槽等。针对水生物的防护,可研发新型炸药或者非爆手段替代主动减小冲击波,而基于声学的驱鱼方式是一种重要手段,但结合水下视觉系统,实现...     

水下爆炸冲击波压力时程的数值模拟

运用LS-DYNA程序对水下爆炸冲击波进行了数值模拟研究.首先模拟了半无限水域下的爆炸冲击波的形成以及气泡运动规律,分析了爆炸波的压力时程曲线.在此基础上,进一步讨论了水下爆炸冲击波与水中结构相互作用的问题,该分析结果可为类似水下爆炸工程实践提供参考.     

基于新型轴对称无网格方法的水下爆炸冲击波和气泡运动数值模拟

采用无网格光滑粒子流体动力学（smooth particle hydrodynamics,SPH）方法,结合粒子体积自适应技术（volume adaptive scheme, VAS）构建高精度、高效率的新型轴对称SPH模型,实现水下爆炸冲击波和气泡运动模拟。在冲击波传播阶段,通过与经验公式及文献理论值对比,验证了该轴对称SPH模型的精度。针对气泡脉动模拟,选取典型的双气泡耦合问题,分析气泡形态和压力载荷的力学特性,讨论了两气泡之间的距离参数对气泡相互作用过程的影响。结果表明,该新型轴对称SPH模型可实现水下爆炸过程压力载荷和气泡形态演化的精确预报。     

水下钻孔爆破减震孔与气泡帷幕协同减震效果研究

为研究水下钻孔爆破中减震孔与气泡帷幕协同作用的减震效果,结合万州长江公路大桥防撞设施水下爆破工程,利用ANSYS/LS-DYNA对水下钻孔爆破中减震孔与气泡帷幕协同作用的减震效果进行了数值模拟研究.将减震孔与气泡帷幕单独作用对比减震孔与气泡帷幕协同作用进行了分析,并结合现场监测数据,对万州长江公路大桥的桥墩结构稳定性进行了判定.结果表明:减震孔和气泡帷幕单独作用时桥墩处特征单元峰值合成振动速度都比无减震措施存在时分别减小57.86%和46.33%;减震孔和气泡帷幕协同作用时,桥墩特征点峰值合成振动速度比无减震措施作用时降低77.63%;可见采用该协同作用措施可以有效地减弱水下钻孔爆破对大桥的影响,使万州长江公路大桥处于安全状态.     

水中气泡上升速度的实验研究

曝气在活性污泥处理方法中起着重要作用,而水中气泡上升速度对曝气作用的影响又至关重要。通过实验研究了水中气泡的运动规律,分析了气泡直径与上升速度的关系,验证了气泡上升速度在雷诺数为３００左右存在极大值。该研究为活性污泥处理方法提供了科学依据。     

略谈登陆艇水下爆炸防护探析

在渡海登陆战役中,登陆艇承担着输送人员、抢滩登陆等一些危险任务,易受到水中武器如鱼雷、水雷等的攻击。为了提高登陆艇的作战能力,必须提高登陆艇水下爆炸防护能力,气泡帷幕技术是最快捷简单、经济有效的一种防护手段,在未来需要不断推广和应用。     

基于鱼雷制导的表层气泡尾迹主要特征研究

表层气泡尾迹由于其特殊的形成机制和丰富的信号特征,直接影响了可被探测的尾流自导作用距离,成为新型鱼雷尾流制导技术领域的重点研究对象。为此,本文在气泡运动基本方程基础上,考虑表层流场因素重点是波浪条件的影响,构建表层尾迹场气泡运动的耦合模型,进而分析了可有效表征表层气泡尾迹特征的气泡存留时间和数密度。结果表明,表层流场因素对气泡的主要特征变化影响显著,相对于静水条件,气泡存留时间最大可延长17倍,气泡相对数密度衰减时间最大可延长9倍。这对利用表层气泡尾迹主要特征进行制导的新型尾流自导鱼雷来说,可较大提高尾流自导作用距离。     

涉爆警务活动中的距离防护研究

文章借助量纲分析原理,通过对爆炸破坏作用的研究,推导出了爆炸冲击波超压计算公式。在此基础上,按照冲击波超压对目标的破坏作用临界值,研究给出在不同执法情况下的距离防护计算方法。     

双爆源气泡与水面相互作用的实验

为研究双爆源气泡与水面的相互作用过程,开展了水箱内水下爆炸实验,采用两台高速录像机同步拍摄了气泡和水幕形态变化过程,分析了双爆源气泡和水幕运动的关联,对比了同药量、同比例深度下单双爆源气泡及水幕的差异.研究结果表明:双爆源气泡先后经历单气泡膨胀及相互融合,融合气泡膨胀、收缩-溃灭等阶段,水幕经历"水冢、水柱和水射流"3种形态的变化;双爆源融合气泡横向最大半径较单爆源气泡增大8.7%,膨胀至最大半径的时间基本一致;双爆源炸形成的水幕呈幂指数增高,炸药起爆40 ms后,相同时刻双爆源水幕比单爆源高10%以上.      

几种炸药水下爆炸能量损失特性分析

针对炸药水中爆炸能量损失特性,通过水下爆炸试验,测定了TNT,RS211,RBUL,GUHL,RS3-4等水下爆炸时的超压、冲击波能、气泡能等冲击波性能参数. 对试验结果进行相似分析,得到了超压以及冲击波能的衰减规律,同时分析了装药的水下爆炸的能量输出结构及其能量损失特性. 结果表明,RS211和RS3-4具有较高冲击波超压峰值,而RBUL、GUHL衰减较为缓慢,RBUL、GUHL水下爆炸能量可到达约1.8倍TNT当量. 5 kg炸药水下爆炸时,在0～3 m处,总能量损失Δe_d呈现抛物线形式的增长;在3 m之后呈现线性增长;5 m之后为理想冲击波状态.      

滩地红树林引起的波浪衰减特性实验分析

根据中国南海红树林的外形特征,将桧柏树枝按照一定几何比例修剪,在波浪水槽中测试不同水深和波浪条件下,波浪通过不同宽度淤泥质滩地、平底有植物滩地和斜底有植物滩地的衰减率。结果表明有植物覆盖的滩地的消波效果约为淤泥质滩地的3~4倍;随着水深增加淤泥质滩地的波浪衰减率减小,而有植物覆盖的滩地的衰减率增加;植物带宽度为150cm的衰减率是宽度为45 cm时的2倍,且坡度为1∶25的斜底消浪效果略好于平底情况。选取影响波浪衰减的最主要因素水深、波高、波浪周期及植物带宽度等作为基本量,将其无量纲化,并根据实验数据进行多元回归分析,得到消浪系数公式。实验结果对建设防浪林有一定指导意义。     

双层泡沫陶瓷抑制瓦斯爆炸研究

为有效抑制煤矿瓦斯爆炸产生的冲击波,自行设计、搭建了瓦斯爆炸圆形大尺度管道实验系统,对8%浓度的瓦斯预混爆炸过程中多孔泡沫陶瓷对冲击波的抑制特性进行了研究.研究结果表明：泡沫陶瓷的多孔结构通过弹性形变和塑性形变吸收瓦斯预混爆燃的冲击波能量,实现抑制、衰减冲击波的效果.泡沫陶瓷层数、厚度和位置对抑制瓦斯爆炸传播均有一定的影响,其中层数影响尤为显著,双层布置时爆炸冲击最大超压下降速度更快、梯度更大;设置位置距点火端的距离3 m至4 m的范围内可以成功抑制爆炸的发展和演化;泡沫陶瓷厚度对爆炸冲击波趋势影响并不明显,而对最大超压数值有影响,相比50 mm厚,30 mm厚的泡沫陶瓷最大超压衰减率更大,抑爆效果更好.     

强激波冲击Kr重气泡的三维数值研究

对马赫数为2.2的强激波与Kr重质气泡的作用过程进行了三维数值模拟,重点考察了反射激波对变形Kr气泡的影响。研究结果显示:强激波对Kr气泡的压缩与扰动作用增强;且反射激波引起的斜压效应可明显改变流场区域的涡量分布。此外,Kr气泡区域的三维涡结构受流场扰动影响会变形失稳并形成流向涡,弯曲项和拉伸效应是流向涡形成的最主要来源。     

蒸气爆炸过程中压力波冲击气泡现象的数值模拟

为了进行高温金属铝液与水相互作用产生蒸气爆炸过程中压力波冲击气泡现象的机理研究,采用用Euler坐标下Level set方法追踪界面研究压力波对水下气泡的冲击过程,通过数值模拟可以清楚地看到压力波对水中气泡的冲击过程,并分别对气泡和压力波的不同初始压力条件下的作用过程进行数值模拟. 研究结果表明,气泡破裂后各观测点的最大压力随着气泡内部初始压力的增加呈线性递减;随着入射平面压力波压力载荷的降低,气泡破裂后各观测点的最大压力不断递减.      

液体内含气泡时的传声特性研究

利用球贝塞尔函数及汉克儿函数,气液交界处的质点振动速度和应力的连续条件,研究了声波在气-液两相介质内的传播特性。基于波数与区域半径乘积小于1的条件下,求解了两相介质内声传播的参数,即等效弹性系数、等效密度、声速及衰减系数;并得到声速及衰减系数随气泡体积比的变化曲线。结果表明,气泡的存在使声速下降,衰减系数增大,气泡的半径大小对其有一定的影响;声波频率偏低时,气泡对声速影响较明显;频率较高时,声波的能量损失较大。所得的结论与文献中的结果的相似,其结果将为含气泡液体内声传播的应用提供重要的理论依据。     

钕铁硼强磁性材料的冲击加载实验和数值模拟研究

为了研究钕铁硼(Nd2Fe14B)强磁体在冲击加载作用下的动态力学性能,建立了炸药爆炸平面波冲击加载实验装置,进行了冲击加载实验.采用锰铜压阻测压技术测量了磁体中冲击波压力,获得了不同强度冲击波加载作用下磁体中冲击波压力.建立了Nd2Fe14B磁体冲击加载实验的计算模型,对炸药爆炸冲击加载磁体过程进行了数值模拟计算,计算结果与实验结果相吻合.分析了Nd2Fe14B磁体中冲击波传播规律,给出了Nd2Fe14B磁体中冲击波压力按指数规律衰减的计算公式.