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[硕士论文] 黎国龙
船舶与海洋工程 大连海事大学 2016(学位年度)
摘要:水下爆炸分为两个阶段,其中作为第一阶段的冲击波阶段已经在学术界形成了很成熟的理论体系,其对水中结构的影响也有很多可靠的分析方法。作为第二阶段的气泡脉动阶段的研究,相对冲击波阶段而言,研究的理论并没有那么成熟。同时,气泡脉动阶段不但会对船舶的局部造成严重的损伤,更因为其脉动频率与舰船结构的固有频率接近,会引起结构的共振和鞭状响应,从而对船舶整体造成不可忽略的损伤。因此,很有必要研究爆炸产生气泡在流场中能量的传递。
  本文利用Vernon的无量纲气泡方程,求解爆炸发生之后气泡的半径及气泡的移动速度随时间的变化规律。通过Vernon无量纲方程可以求解流场中某点的加速度大小以及压强大小,用Matlab实现对Vernon无量纲方程的编写后,嵌套入循环运算,求得流场中不同点的在某一时刻的加速度大小以及压强大小,然后利用Matlab的绘图软件对流场中不同点的加速度用箭头矢量的形式加以呈现,对流场中不同点的压力用压力云图的形式加以呈现,得到流场中的加速度矢量图以及压力云图。总结了不同时刻的加速度矢量图和压力云图之后,辅之以气泡半径随时间变化曲线,流场压力随时间变化曲线,深入探讨随着气泡脉动,流场中流体的运动规律以及脉动压力变化规律。
  Vernon无量纲方程中含有迁移效应系数项以及自由液面效应系数项,本文通过观察不同爆炸当量下自由液面效应影响下流场中某点的速度,加速度和压力随时间变化曲线、迁移效应影响下流场中某点的速度,加速度和压力变化曲线以及两种效应同时作用下流场中某点速度,加速度和压强变化曲线,讨论了自由液面效应以及迁移效应对气泡动能的影响。
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