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水下爆炸冲击波的数值模拟研究 被引量：106
1
作者 张振华 朱锡 白雪飞 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期182-188,共7页
应用商业有限元程序MSC.DYTRAN数值模拟了球形药包在无限水域中爆炸产生的冲击波。通过和经验公式计算结果的比较,证明采用合理的计算参数和有限元模型能够较好地模拟水下爆炸冲击波的传播过程。通过调整水的状态方程参数,达到了提升冲... 应用商业有限元程序MSC.DYTRAN数值模拟了球形药包在无限水域中爆炸产生的冲击波。通过和经验公式计算结果的比较,证明采用合理的计算参数和有限元模型能够较好地模拟水下爆炸冲击波的传播过程。通过调整水的状态方程参数,达到了提升冲击波峰值应力的效果,从而有效地降低了单元数量和计算时间。 展开更多
关键词 爆炸力学 水下爆炸 数值模拟 冲击波 舰船抗爆防护 有限元程序 MSC.DYTRAN
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船舶在远场水下爆炸载荷作用下动态响应的数值计算方法 被引量：56
2
作者 张振华 朱锡 +2 位作者 冯刚 孙雪荣 毛力奋 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2003年第4期36-42,共7页
提出了一个利用 MSC/ DYTRAN数值模拟水面船舶在远距离水下爆炸载荷作用下动力响应的方法。用FORTRAN语言编译用户子程序 ,在近场水域边界处加上冲击波载荷以模拟远场爆炸效应 ,进而利用 DY-TRAN中强大的流固耦合计算功能 ,计算船体在... 提出了一个利用 MSC/ DYTRAN数值模拟水面船舶在远距离水下爆炸载荷作用下动力响应的方法。用FORTRAN语言编译用户子程序 ,在近场水域边界处加上冲击波载荷以模拟远场爆炸效应 ,进而利用 DY-TRAN中强大的流固耦合计算功能 ,计算船体在水下冲击波作用下的动态响应。同时研究了边界定义和单元划分对冲击波传播的影响。该方法弥补了 DYTRAN计算远场水下爆炸的某些不足 ,计算所得到的船体附近的自由场压力与经验公式的结果基本一致 。 展开更多
关键词 船舶 水下爆炸 动态响应 数值模拟计算 冲击波 DYTRAN FORTRAN语言
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基于ABAQUS软件的舰船水下爆炸研究 被引量：32
3
作者 姚熊亮 张阿漫 +1 位作者 许维军 汪玉 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期37-41,共5页
通过数值手段研究水下爆炸气泡脉动载荷作用下的舰船船体总强度.文中应用国际上通用的有限元程序ABAQUS中的声固耦合算法模拟分析了舰船受水下爆炸气泡脉动载荷作用的总体响应;通过大量的数值模拟计算,分析和总结了药包在舰船附近以不... 通过数值手段研究水下爆炸气泡脉动载荷作用下的舰船船体总强度.文中应用国际上通用的有限元程序ABAQUS中的声固耦合算法模拟分析了舰船受水下爆炸气泡脉动载荷作用的总体响应;通过大量的数值模拟计算,分析和总结了药包在舰船附近以不同位置、给定深度、不同装药量爆炸时气泡脉动载荷对船体总纵强度的影响,得出了一些有规律性的曲线;并校核了典型工况下气泡脉动载荷以及气泡脉动载荷和波浪载荷联合作用下船体的总纵强度.计算结果表明:校核船体在气泡脉动载荷作用下的总纵强度的同时必须计入波浪载荷的影响,对相关理论研究和工程计算有一定参考价值. 展开更多
关键词 舰船 水下爆炸 冲击波 气泡脉动 ABAQUS
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水下爆炸冲击波数值模拟中的参数影响 被引量：37
4
作者 方斌 朱锡 +1 位作者 张振华 梅志远 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期419-424,共6页
为提高数值模拟水下爆炸冲击波的精度,研究了状态方程、网格密度、人工粘性对数值模拟的影响.以球形药包为例,采用有限元程序MSC.Dytran进行数值模拟,将结果与经验公式对比,分析了各参数的影响作用.结果表明,状态方程的形式对结果影响不... 为提高数值模拟水下爆炸冲击波的精度,研究了状态方程、网格密度、人工粘性对数值模拟的影响.以球形药包为例,采用有限元程序MSC.Dytran进行数值模拟,将结果与经验公式对比,分析了各参数的影响作用.结果表明,状态方程的形式对结果影响不大,而网格密度有很大影响.为确定最佳的网格密度,定义了一个描述网格密度的无因次量,并给出了不同药量时最佳无因次网格密度的范围.人工粘性能够较好地抑制冲击波压力计算中出现的数值振荡,但同时也引起了冲击波峰值的衰减.调整水的状态方程的系数,能够在保证数值模拟效果的同时,减少水域中的单元数量. 展开更多
关键词 水下爆炸 数值模拟 冲击波 状态方程 网格密度 人工粘性 MSC.Dytran
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水下爆炸试验相似准则 被引量：32
5
作者 张效慈 《船舶力学》 EI 北大核心 2007年第1期108-118,共11页
水下爆炸现象很复杂,根本不可能做到完全性的相似,哪怕做到一般船舶力学中的流体近似相似也相当困难。因此文献中有关水下爆炸相似律的描述就显得特别简单、笼统和模糊。文章首先对已经公认的一次冲击波的相似律作些解释,说明对一次冲... 水下爆炸现象很复杂,根本不可能做到完全性的相似,哪怕做到一般船舶力学中的流体近似相似也相当困难。因此文献中有关水下爆炸相似律的描述就显得特别简单、笼统和模糊。文章首先对已经公认的一次冲击波的相似律作些解释,说明对一次冲击波的相似律也就是这些了,否则只能做原型试验,再对文献中没有出现过的气泡脉冲相似律的选择作了推导,最后将水下爆炸相似律拓广到与结构耦合上去。 展开更多
关键词 相似准则 水下爆炸 冲击波 气泡脉冲
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水下爆炸冲击荷载下混凝土重力坝的破坏效应 被引量：33
6
作者 王高辉 张社荣 +1 位作者 卢文波 周创兵 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期723-731,共9页
在相同炸药量下水下爆炸对混凝土重力坝的破坏效应强于空中爆炸,因此需重点关注水下爆炸冲击下的混凝土重力坝的毁伤机理。考虑爆炸作用下混凝土的高应变率效应、冲击波与结构的动态相互作用以及结构的非线性动态响应等复杂问题,基于Lag... 在相同炸药量下水下爆炸对混凝土重力坝的破坏效应强于空中爆炸,因此需重点关注水下爆炸冲击下的混凝土重力坝的毁伤机理。考虑爆炸作用下混凝土的高应变率效应、冲击波与结构的动态相互作用以及结构的非线性动态响应等复杂问题,基于Lagrangian-Eulerian全耦合方法建立水下爆炸混凝土重力坝耦合模型,对近坝水下爆炸冲击波传播特性进行分析,得到了水下爆炸冲击下混凝土重力坝的毁伤破坏过程及毁伤机理。研究表明,水下爆炸冲击荷载作用下混凝土重力坝的毁伤模式主要有爆炸成坑破坏、气穴冲切破坏、震塌拉伸破坏、冲击波冲切破坏、弯曲破坏和整体拉伸破坏。 展开更多
关键词 混凝土重力坝 毁伤机理 水下爆炸 毁伤模式 冲击波传播
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水下爆炸与舰船毁伤研究进展 被引量：31
7
作者 张阿漫 王诗平 +2 位作者 彭玉祥 明付仁 刘云龙 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2019年第3期1-13,共13页
水下爆炸可对舰船等水中结构造成严重毁伤,严重危及舰船的生命力和作战能力,是学术和工程界研究的难点问题之一。水下爆炸载荷包括冲击波和气泡,其对水中结构造成不同模式的毁伤。长期以来,研究人员在水下爆炸载荷及其对水中结构的毁伤... 水下爆炸可对舰船等水中结构造成严重毁伤,严重危及舰船的生命力和作战能力,是学术和工程界研究的难点问题之一。水下爆炸载荷包括冲击波和气泡,其对水中结构造成不同模式的毁伤。长期以来,研究人员在水下爆炸载荷及其对水中结构的毁伤方面均进行了大量的研究工作,取得了巨大进展和重要研究成果。但是由于该问题的难度和复杂性,迄今仍存在许多艰涩的力学难题有待攻克和解决。因此,从理论研究、数值模拟和实验研究等方面综述水下爆炸载荷及其对舰船毁伤的研究进展,并在此基础上提出未来需要进一步展开的研究工作,旨在为水下爆炸与舰船毁伤、水下爆炸威力等相关研究提供参考。 展开更多
关键词 水下爆炸 冲击波 气泡 舰船结构 结构毁伤
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水中爆炸冲击波载荷作用下舰船结构动态响应的数值模拟 被引量：18
8
作者 陈永念 尹群 胡海岩 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期201-206,共6页
采用大型通用有限元软件MSC.DYTRAN,对某型水面舰船全船结构在水下爆炸冲击波载荷作用下的动态响应进行了数值模拟。分别从结构的变形损伤形式、能量吸收和冲击环境等几个方面研究了舰船结构在水下爆炸载荷作用下的破坏机理和响应特征。
关键词 爆炸力学 动态响应 数值模拟 水中爆炸 冲击波
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水下爆炸冲击波和气泡脉动的数值模拟研究 被引量：27
9
作者 胡毅亭 贾宪振 +1 位作者 饶国宁 刘家骢 《舰船科学技术》 2009年第2期134-140,共7页
运用AUTODYN程序对水下爆炸冲击波和气泡脉动进行了数值模拟研究。首先模拟了无限水域中的水下爆炸冲击波,然后将深水爆炸简化为一维问题,采用一维方法对深水爆炸冲击波和气泡脉动进行了数值模拟,并将模拟结果与经验公式和实验结果进行... 运用AUTODYN程序对水下爆炸冲击波和气泡脉动进行了数值模拟研究。首先模拟了无限水域中的水下爆炸冲击波,然后将深水爆炸简化为一维问题,采用一维方法对深水爆炸冲击波和气泡脉动进行了数值模拟,并将模拟结果与经验公式和实验结果进行了比较。模拟结果表明,AUTODYN能准确模拟近场水下爆炸冲击波和深水爆炸气泡脉动过程,计算得到的近场水下爆炸冲击波峰值压力和比冲量、水质点速度、气泡最大半径、脉动周期、二次压力波的峰值压力和比冲量等特性参数均与经验公式、理论公式和实验结果吻合良好。远场的冲击波峰值压力的计算值小于经验值,而且计算误差随着爆距的增加而增大。最后总结了模拟结果,得出了对工程应用有益的结论。 展开更多
关键词 爆炸力学 水下爆炸 数值模拟 冲击波 气泡脉动 AUTODYN
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气泡帷幕对水中冲击波峰值压力衰减特性的研究 被引量：23
10
作者 周睿 冯顺山 《工程爆破》 2001年第2期13-17,共5页
通过对气泡帷幕衰减水中冲击波作用现象进行分析 ,基于实验结果 ,采用爆炸相似律理论 ,得到了适用于工程实际计算的经验表达式 ,并引入气泡帷幕的削波系数 ,对工程实际运用和计算装药水下爆炸对渔类的安全距离提供了理论依据和计算方法。
关键词 气泡帷幕 冲击波峰值压力 水下爆破 衰减特性
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水下爆破对渔业生物影响的研究 被引量：26
11
作者 蒋玫 沈新强 杨红 《海洋渔业》 CSCD 2005年第2期150-153,共4页
本文根据2003年11月19日于洋山深水港航道工程进行的炸礁爆破试验,就渔业生物造成的影响进行了分析,研究了影响效应与水下冲击波的关系。结果表明冲击波的大小与生物致死率有一定的关系,爆破对生物的致死率随距爆破中心的距离的增大而... 本文根据2003年11月19日于洋山深水港航道工程进行的炸礁爆破试验,就渔业生物造成的影响进行了分析,研究了影响效应与水下冲击波的关系。结果表明冲击波的大小与生物致死率有一定的关系,爆破对生物的致死率随距爆破中心的距离的增大而逐渐减少,渔业生物的致死具有延时性。不同种类的生物其致死率因个体大小和种间的差异而有所不同。鱼类对爆破产生的效应最为敏感,其次为虾类,蟹类和贝类的敏感性最弱。 展开更多
关键词 水下爆破 渔业生物 致死率 冲击波
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基于AUTODYN的水下爆炸冲击波模拟研究 被引量：27
12
作者 肖秋平 陈网桦 +2 位作者 贾宪振 吴涛 饶国宁 《舰船科学技术》 2009年第2期38-43,共6页
为提高水下爆炸冲击波的模拟精度,基于AUTODYN程序,采用数值模拟和实验研究相结合的方法,研究了网格密度、状态方程等对数值模拟结果的影响。发现要同时获得较好精度的压力和冲量模拟结果需要设置较高的网格密度;而状态方程的不同也有影... 为提高水下爆炸冲击波的模拟精度,基于AUTODYN程序,采用数值模拟和实验研究相结合的方法,研究了网格密度、状态方程等对数值模拟结果的影响。发现要同时获得较好精度的压力和冲量模拟结果需要设置较高的网格密度;而状态方程的不同也有影响,计算结果表明,相对于多项式状态方程,SHOCK状态方程模拟中远场冲击波时更为准确。基于上述研究结果,通过设置较高的网格密度并利用SHOCK状态方程模拟了实验室小水池水下爆炸的冲击波传播情况,发现无论是峰值压力还是压力衰减趋势的模拟结果都和实验相符,说明了AUTODYN模拟冲击波传播的精确性。 展开更多
关键词 水下爆炸 冲击波 数值模拟 网格密度 状态方程
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水下爆炸对舰船结构损伤特征研究综述 被引量：23
13
作者 张阿漫 王诗平 +1 位作者 汪玉 姚熊亮 《中国舰船研究》 2011年第3期1-7,共7页
鱼雷、水雷等水中兵器是舰船生命力的主要威胁之一。舰船水下爆炸已成为国际上研究的热点问题,虽然,近年来在舰船水下爆炸领域取得了一系列丰硕的研究成果,但迄今为止,水下爆炸冲击波、气泡运动及其对舰船结构的毁伤机理与规律仍未被完... 鱼雷、水雷等水中兵器是舰船生命力的主要威胁之一。舰船水下爆炸已成为国际上研究的热点问题,虽然,近年来在舰船水下爆炸领域取得了一系列丰硕的研究成果,但迄今为止,水下爆炸冲击波、气泡运动及其对舰船结构的毁伤机理与规律仍未被完全揭示。针对此研究现状,首先分析了水下爆炸载荷特性,总结了水下爆炸对舰船结构的毁伤特性;其次,从应用研究和科学研究两方面,概括了舰船水下爆炸实验、理论分析以及数值方法方面的研究进展,总结了在基础研究方面存在的问题,旨在为舰船抗爆抗冲击相关研究提供参考。 展开更多
关键词 水下爆炸 舰船结构 冲击波 气泡
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水下爆炸冲击波传播的近似计算 被引量：20
14
作者 李澎 徐更光 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 2006年第4期21-24,共4页
水下爆炸冲击波传播计算由能流密度—时间曲线经验表达式化简。用简单数值积分法解由拉格朗日形式流体动力学方程、Hugon iot方程和能流密度—时间关系式组成的偏微分方程组,不同距离处的冲击波峰值由单点初始数据计算。结果表明,由近... 水下爆炸冲击波传播计算由能流密度—时间曲线经验表达式化简。用简单数值积分法解由拉格朗日形式流体动力学方程、Hugon iot方程和能流密度—时间关系式组成的偏微分方程组,不同距离处的冲击波峰值由单点初始数据计算。结果表明,由近似计算方法所得结果与实测数据和相似律结果一致。适当选取起算参数,在5倍装药半径以外的爆炸远场范围计算精度良好。5倍装药半径以内的爆炸近场,冲击波未充分形成,计算方法失效。计算了几种含铝炸药的冲击波传播,表明冲击波能显著影响冲击波传播特性,冲击波能有利于抑制超压衰减。 展开更多
关键词 爆炸力学 水下爆炸 冲击波 传播 近似计算
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炸药水下爆炸冲击波参数的修正 被引量：19
15
作者 苏华 陈网桦 +3 位作者 吴涛 葛桂兰 范秀琴 刘荣海 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 2004年第3期46-48,52,共4页
根据有限水域中TNT、钝化RDX的测试结果,结合所采用传感器的特点,得出了一种修正冲击波参数(峰压、比冲能)的方法。结果表明,修正后的峰压与计算值接近,TNT、钝化RDX的比冲能分别占其总能量的46%、44%左右,并使测试总能量占其爆热值的95... 根据有限水域中TNT、钝化RDX的测试结果,结合所采用传感器的特点,得出了一种修正冲击波参数(峰压、比冲能)的方法。结果表明,修正后的峰压与计算值接近,TNT、钝化RDX的比冲能分别占其总能量的46%、44%左右,并使测试总能量占其爆热值的95%以上。 展开更多
关键词 炸药 水下爆炸 冲击波 测试方法
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水下爆炸冲击波作用下空化区域形成的特性研究 被引量：18
16
作者 李海涛 朱锡 +1 位作者 黄晓明 牟金磊 《高压物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期181-186,共6页
对水下爆炸冲击波作用下的局部空化和区域空化形成特性进行了理论和实验研究。引入平面冲击波假设,理论分析了结构几何尺度及冲击波参数的变化对空化区域形成的影响,并在直径5 m的圆柱形水箱中,对边长1 m、厚度2 mm的方形钢板在50 g TN... 对水下爆炸冲击波作用下的局部空化和区域空化形成特性进行了理论和实验研究。引入平面冲击波假设,理论分析了结构几何尺度及冲击波参数的变化对空化区域形成的影响,并在直径5 m的圆柱形水箱中,对边长1 m、厚度2 mm的方形钢板在50 g TNT炸药、1 m爆距条件下进行了水下爆炸冲击实验,以验证局部空化理论。研究结果表明:在相同的冲击条件下,结构尺度的变化对局部空化的形成具有较大影响;炸药质量及爆深的变化会改变区域空化的形状及范围;实验结果与局部空化理论计算结果基本一致。 展开更多
关键词 空化 水下爆炸 冲击波 数值计算 实验研究
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空中和水下爆炸冲击波数值模拟的网格尺寸效应对比分析 被引量：21
17
作者 张社荣 李宏璧 +1 位作者 王高辉 孔源 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期298-306,共9页
爆炸冲击波在不同物理属性介质中的传播特性存在较大差别,使得其对数值模拟网格尺寸的依赖性也不尽相同。采用Euler算法建立了不同当量、不同网格尺寸下自由场空中和水下爆炸的全耦合数值模型,通过数值解与经验公式计算值对比,对空中和... 爆炸冲击波在不同物理属性介质中的传播特性存在较大差别,使得其对数值模拟网格尺寸的依赖性也不尽相同。采用Euler算法建立了不同当量、不同网格尺寸下自由场空中和水下爆炸的全耦合数值模型,通过数值解与经验公式计算值对比,对空中和水下不同比例爆炸距离处爆炸冲击波数值模拟的网格尺寸效应及计算精度进行了对比研究。结果表明对于空中爆炸,比例爆炸距离较大处冲击波峰值超压的数值计算误差较小,而水下爆炸基本上与此相反;空中爆炸冲击波峰值的数值计算误差曲线以比例爆炸距离0.7 m/kg1/3为界,具有明显的"前陡后缓"特征,而水下爆炸的误差曲线整体上较为平缓。此外,文中提出可采用"炸药半径与网格尺寸之比"确定网格尺寸,通过具体算例证明了该方法对不同当量的空中爆炸和水下爆炸问题均具有较强的适用性。 展开更多
关键词 网格尺寸效应 空中爆炸 水下爆炸 爆炸冲击波 炸药当量 比例爆炸距离
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炸药水下爆炸能量输出特性试验研究 被引量：19
18
作者 牟金磊 朱锡 +1 位作者 李海涛 黄晓明 《高压物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期88-92,共5页
为了解炸药水中爆炸能量的输出特性,特别是冲击波能随距离的衰减规律,对有效比冲能进行了研究。经过理论推导发现,传统的有效比冲能计算公式仍然满足相似律。TNT炸药水下爆炸试验结果表明,炸药的有效比冲能、比气泡能和总能量的测量结... 为了解炸药水中爆炸能量的输出特性,特别是冲击波能随距离的衰减规律,对有效比冲能进行了研究。经过理论推导发现,传统的有效比冲能计算公式仍然满足相似律。TNT炸药水下爆炸试验结果表明,炸药的有效比冲能、比气泡能和总能量的测量结果与经验公式计算结果吻合较好。通过对试验结果进行分析,拟合得到了有效比冲能随距离变化的趋势线。对比经验公式结果,发现在小药量试验中冲击波能随距离的衰减更明显。 展开更多
关键词 炸药 水下爆炸 冲击波能 气泡能
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应用SPH方法模拟近水面爆炸 被引量：18
19
作者 杨刚 韩旭 龙述尧 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期204-208,213,共6页
应用无网格光滑粒子法对近水面爆炸问题进行了数值模拟,模拟再现爆轰产物、水以及空气多种介质间的相互作用过程。相对于传统的基于网格的数值方法,SPH方法的无网格、Lagrangian性质能够自然、简单地处理爆炸产生的大变形、多介质作用... 应用无网格光滑粒子法对近水面爆炸问题进行了数值模拟,模拟再现爆轰产物、水以及空气多种介质间的相互作用过程。相对于传统的基于网格的数值方法,SPH方法的无网格、Lagrangian性质能够自然、简单地处理爆炸产生的大变形、多介质作用等问题。通过自编程序,选用有效合理的SPH理论方法再现了近水面爆炸的复杂物理现象,定性分析了近水面爆炸的密度和压强的分布情况。通过数值模拟,近水面爆炸的复杂物理现象得到了合理再现,同时验证说明了光滑粒子法能有效地对可压缩多介质流进行计算模拟。 展开更多
关键词 爆炸力学 水下爆炸 光滑粒子法(SPH) 多介质流 冲击波
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水中爆炸冲击波传播与气泡脉动的实验及数值模拟 被引量：16
20
作者 李健 荣吉利 +1 位作者 杨荣杰 张涛 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期1437-1443,共7页
以实验方法研究球形TNT炸药及柱形含铝炸药水中爆炸冲击波传播及气泡脉动规律。应用国际上通用的有限元程序MSC.DYTRAN模拟在重力影响下水中爆炸冲击波及气泡脉动的全物理过程,并将计算结果与实验结果进行对比分析,二者具有较好的一致性... 以实验方法研究球形TNT炸药及柱形含铝炸药水中爆炸冲击波传播及气泡脉动规律。应用国际上通用的有限元程序MSC.DYTRAN模拟在重力影响下水中爆炸冲击波及气泡脉动的全物理过程,并将计算结果与实验结果进行对比分析,二者具有较好的一致性,验证了有限元模型正确、有效,结果准确。以此为基础,分析和总结了网格密度、圆柱形炸药长径比、爆炸距离、爆炸角度对冲击波峰值的影响。有限元模型、方法及计算结果对相关的工程研究和计算具有一定参考价值。 展开更多
关键词 流体力学 水中爆炸 冲击波 气泡脉动 数值模拟
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