基于AUTODYN的气泡与固定壁面相互作用数值模拟-张伟岳永威张阿漫孙龙泉(23)
水面舰船附近气泡运动数值模拟
水面舰船附近气泡运动数值模拟王诗平;张阿漫;程潇欧;姚熊亮;陈海龙【摘要】10.3969/j.issn.1673-3185.2012.05.008% 当气泡在自由面和水面舰船附近运动时，两者的存在均会对气泡脉动产生影响。
基于不可压缩势流理论，采用边界元方法对边界积分方程进行求解。
针对建立自由面需要大量的网格，且处理自由面与水面结构交界面时数值不稳定，采用考虑自由面效应的格林函数取代基本格林函数，通过与自由面附近气泡轴对称模型的计算结果进行对比，验证了该方法的有效性。
通过对舰船结构附近的气泡运动射流特性进行模拟，发现当药包在舷侧和自由面附近爆炸时，气泡射流可能不会完全作用在舰船上，自由面效应的存在削弱了气泡的打击能力。
【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】7页(P43-49)【关键词】水面舰船;自由面;气泡;数值模拟【作者】王诗平;张阿漫;程潇欧;姚熊亮;陈海龙【作者单位】哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】U661.40 引言当在自由面与水中结构物附近产生气泡时，需要同时计入两者对气泡脉动的影响［1-2］。
水下爆炸被广泛应用于国防和工业等领域，其生成气泡的运动特性由于浮力和边界的特性而非常复杂。
当气泡在刚性壁面附近运动时，刚性壁面会对气泡产生吸引而诱导其产生朝向刚性壁面方向的射流；当气泡在自由面附近运动时，自由面会对气泡产生排斥而使射流方向远离自由面，浮力的存在会使气泡的运动形式更加复杂［3］。
在数值模拟中描述在壁面、自由面和浮力共同作用下气泡运动特性的研究较少，为此，本文将以计入自由面效应的格林函数替代基本格林函数，采用边界元法研究水面舰船附近气泡的运动特性，同时计入浮力的影响。
气泡动力学特性的三维数值模拟研究
气泡动力学特性的三维数值模拟研究引言：气泡动力学特性的研究在科学与工程领域具有重要意义。
气泡的运动和变形对于多个领域的过程有着显著的影响，比如在能源工程、环境工程和生物医学等方面。
本文通过三维数值模拟研究，探索气泡在不同流场条件下的运动和形态变化，深入分析气泡动力学的特性。
一、数值模拟方法的选择在研究气泡动力学特性时，数值模拟方法是一种有效且灵活的手段。
本文选择了三维数值模拟方法，通过数值求解流体力学方程和热传导方程，确定气泡的运动和形态变化。
二、气泡的动力学模型气泡的运动受到力学和热传导的耦合作用。
本文建立了一个综合考虑了浮力、阻力、表面张力等力的气泡动力学模型。
同时，在研究中还考虑了温度对气泡的影响，建立了热传导模型。
三、气泡在静态流场中的数值模拟结果本文首先对气泡在静态流场中的运动进行数值模拟。
在模拟中，我们固定了气泡的初始位置和形态，然后通过数值方法求解流体力学方程，确定气泡的运动轨迹。
结果表明，在静态流场中，气泡的运动轨迹受到浮力和阻力的影响，随着时间的推移，气泡会逐渐趋向于平衡状态。
四、气泡在动态流场中的数值模拟结果本文进一步研究了气泡在动态流场中的运动和形态变化。
在模拟中，我们改变了流场的速度和方向，通过数值方法求解流体力学方程，得到了气泡在不同流场条件下的运动轨迹和形态。
结果表明，在动态流场中，气泡的运动更加复杂，流体的速度和压力分布对气泡的形态和运动轨迹产生了显著影响。
五、对气泡动力学特性的讨论和分析通过对数值模拟结果的分析和讨论，我们深入研究了气泡动力学的特性。
不同流场条件下气泡的运动和形态变化呈现出多种多样的特点，这为气泡在工程中的应用提供了理论依据和参考。
结论：本文通过三维数值模拟研究，对气泡动力学特性进行了深入分析。
研究结果表明，气泡的运动和形态变化受到多种因素的影响，在不同流场条件下呈现出不同的特点。
这些研究成果对于提高气泡在工程应用中的效率和精度具有重要意义。
同时，本文的研究方法和模型也为类似问题的研究提供了参考。
三维气泡运动的数值模拟
三维气泡运动的数值模拟唐永刚【摘要】文章基于VOF模型,借助FLUENT软件,对单个三维气泡在近自由面运动进行了数值模拟.采用了VOF的PLIC界面重构方法,追踪气泡运动过程中气泡表面的变化.监测了气泡上升速度变化以及气泡运动对自由液面的影响.通过对直径不同的气泡数值模拟,得出了气泡运动的一些基本规律.本文数值模拟结果与实验值对比分析,三维数值模拟数据与试验结果吻合较好.【期刊名称】《南通航运职业技术学院学报》【年(卷),期】2011(010)003【总页数】6页(P37-41,91)【关键词】三维气泡;自由液面;数值模拟;VOF【作者】唐永刚【作者单位】江苏联合职业技术学院无锡交通分院,江苏无锡214151【正文语种】中文【中图分类】O3530 引言气泡运动广泛存在于船舶与海洋工程实际中，如船舶在航行中由于螺旋桨空化以及波浪翻卷与破碎产生气泡；水下爆炸产生空泡。
因此气泡动力学研究在船舶领域有较大的意义。
气泡在流体中运动是强非线性的，运动时界面变形较大，因此气泡运动数值模拟越来越受国内外学者的关注，而气泡运动界面追踪是研究重点。
气泡界面追踪方法有多种，目前比较常见界面追踪方法有边界积分法、VOF（流体体积）法、Level Set法、Lattice–Boltzmann法、Front Tracking法等。
[1-12]针对于高压爆炸产生的气泡运动规律分析，宗智、何亮、张恩国等人基于势流理论采用了边界积分法求解拉普拉斯方程，模拟了爆炸气泡运动规律。
吴锤洁、李霞采用了VOF中PLIC界面重构方法分析气泡与自由表面相互作用。
[13]Luz Amaya-Bower、Taehun Lee采用Lattice–Boltzmann法数值模拟了三维气泡运动，分析了气泡运动特性。
[14]本文基于VOF（流体体积）技术中的PLIC界面重构方法，对单个三维气泡在水中的运动进行了数值模拟，追踪了气泡界面变化和气泡在上升过程中的速度变化。
三维气泡与刚性壁面的相互作用研究
三维气泡与刚性壁面的相互作用研究王诗平;姚熊亮;张阿漫;孙士丽【期刊名称】《计算力学学报》【年(卷),期】2008(25)6【摘要】基于势流理论建立水下爆炸气泡运动三维模型,采用边界积分法隶解拉普拉斯方程,得到气泡的变形及位置,并在计算过程中引入弹性网格技术,避免了因网格扭曲而导致的数值发散,进而模拟了刚性壁面附近三维气泡的动态特性.在数值模拟过程中,将本文计算值与实验数据进行对比分析,结果表明,计算值与实验数据吻合良好.在此基础上,分别模拟了弱浮力、强Bjerknes力,强浮力、弱Bjerknes力以及浮力与Bjerkrles力相当时壁面附近气泡的运动特征,并将各种工况的计算结果与基于开尔文冲量理论(Kelvin Impulse)的Blake准则进行对比分析与讨论,得到了不同参数下气泡的运动特征.【总页数】5页(P803-807)【作者】王诗平;姚熊亮;张阿漫;孙士丽【作者单位】哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】O351.2【相关文献】1.刚性壁面三维陷落腔涡流噪声机理研究 [J], 王玉;王树新;刘玉红2.基于AUTODYN的气泡与固定壁面相互作用数值模拟 [J], 张伟;岳永威;张阿漫;孙龙泉3.刚性壁面附近气泡和自由面的耦合效应研究 [J], 李世民;张阿漫;崔璞4.刚性壁面附近深水爆炸气泡射流特性数值模拟 [J], 梁浩哲;张庆明;杨莉5.壁面结构对三维可压缩气泡群影响的数值模拟研究 [J], 王金城;关晖;卫志军;吴锤结因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
冲击波和气泡作用下舰船结构动态响应的数值模拟
冲击波和气泡作用下舰船结构动态响应的数值模拟王诗平;孙士丽;张阿漫;陈海龙【摘要】针对水下爆炸载荷、瞬态流固耦合效应在舰船水下爆炸数值模拟中的困难,在现有水下爆炸载荷计算模型(Geers and Hunter)的基础上,结合边界元法,修正水下爆炸气泡载荷计算方法.针对用二阶双渐近法(the second-order doubly-asymptotic approximation,DAA2)在处理低频大幅运动流固耦合问题时的局限性,提出非线性双渐近法(nonlinear doubly-asymptotic approximation,NDAA),计入了舰船大幅低频运动、自由面效应等非线性因素,并与结构有限元程序相结合,形成一套适合于工程应用研究的舰船水下爆炸数值模拟程序.数值模拟结果与实验结果的平均误差在16.8％左右,说明NDAA方法可为冲击波和气泡对舰船结构毁伤数值模拟提供参考.%Aimed at the difficulties of underwater explosion load and instantaneous fluid-structure interaction in the numerical simulation of dynamic response of warship structures, based on the Geers-Hupter model, a modified model for calculating the underwater explosion bubble load was proposed by combining with the boundary element method. To overcome the shortcoming of the second-order doubly-asymptotic approximation (DAA2) method in treating the fluid-structure interaction with low frequency and large amplitude motion, a nonlinear double asymptotic approximation (NDAA) method was presented by considering the nonlinear factors such as the violent low-frequency response of the warship and its free surface effect. And a code was developed by combining the presented NDAA method with the finite element code to numerically investigate the dynamic response of warship structuressubjected to underwater explosion Shockwaves and bubbles. The mean error between numerical and experimental vertical vibration velocities at the different positions is about 16. 8% , and it displays that the presented NDAA method is feasible.【期刊名称】《爆炸与冲击》【年(卷),期】2011(031)004【总页数】6页(P367-372)【关键词】爆炸力学;非线性双渐近法;边界元法;舰船;水下爆炸;冲击波;气泡【作者】王诗平;孙士丽;张阿漫;陈海龙【作者单位】哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】O382.1水下爆炸主要包括冲击波和气泡［1-13］，通常冲击波对舰船结构造成严重的局部毁伤，气泡对舰船造成总体和局部双重毁伤。
基于autodyn的平板金属爆炸复合数值模拟研究
爆炸复合技术在金属复合板领域得到了广泛的应用，但是 1.9）GPa量级，而此时飞板与基板碰撞后的压力却高达（10~16.31）由于爆炸复合的复杂性，其理论方面的研究仍存不足。
爆炸复GPa量级如图1所示，远大于炸药施加的压力。
同时，平板金属合是利用炸药爆轰释放出的巨大能量在数微秒的时间内推动飞爆炸复合具有平面对称的特性，因此对爆炸复合复合机理的研[1]究进行数值模拟研究时忽略炸药爆轰驱动而对复合板与基板的板高速撞击基板并使飞板与基板发生固相结合的过程。
在爆炸高速斜碰撞进行过程进行二维建模是符合实际的。
复合工程运用实际中，为了得到良好的爆炸复合，必须选择正确的爆炸复合参数，普通的实验难以进行试验测试，因此数值计算在爆炸复合研究领域拥有巨大的优势。
1 光滑粒子流体动力学光滑粒子流体动力学方法（SPH）是一种用拉格朗日描述的无网格的计算方法，主要用于解决高速碰撞、大变形问题等，它的特点是既能够识别物体的变形界面，同时也不存在传统图1Lagrange方法中的网格变形问题，它的核心是插值技术。
SPH方根据爆炸复合的实际特点，建立了如图2所示的平面应变高[2]法的核心思想包含了一下几个方面：①问题域是通过一系列的速斜碰撞模型，该模型可以利用实验室有限的计算机资源对爆粒子描述的，粒子与粒子之间没有联结，拥有无网格的性质特炸复合过程中的金属射流现象、界面波现象进行模拟研究，进点。
②利用积分表示法来近似表示近似场函数，这种积分方法而对结合机理进行较为详细的研究。
其中复合板的初始速度相当于弱形式方程，具有光滑作用。
③在SPH方法中，还需要使由Taylor公式求出，即：用粒子近似法对核近似方程做进一步的近似。
粒子近似法的思 （1）想是，在问题域中某一时刻某一粒子的场函数值由周围局部区在直角坐标系中 可以分解为域的粒子对值加权求和得到，通过粒子近似控制了计算量。
④由于SPH方法拥有较好的适应性，同时SPH方程也不受粒子分布（2）的影响，因此SPH方法可以用来解决大变形问题。
基于AUTODYN的气泡与固定壁面相互作用数值模拟-张伟岳永威张阿漫孙龙泉(23)
AUTODYN 的 材 料 库 中 ， 水的状态方程有 2
水的状态方程
气泡与壁面的相互作用一直是研究人员关注 的问题。处于固壁面附近的气泡在受到壁面 Bjerknes 力［8］的同时还受重力的作用， 为此， 设置 方， 如图 2 所示。
Void TNT WATEP STEEL 4340
不同的无量纲距离参数［9］ （爆心距壁面的距离与 气泡最大半径的比值） ， 将炸药置于刚固平板的下
爆炸气泡脉动激发船体梁总体振动， 造成整体失
水下爆炸气泡引起的结构破坏可分为 3 种：
稳甚至断裂失效； 远场爆炸时， 气泡脉动引起舰船 上较敏感设备的共振， 造成设备破坏； 当炸药近场
收稿日期： 2012－ 03－ 01
基金项目： 国家自然科学基金资助项目 （51009035， 50939002） ； 国家自然科学基金委员会—中国工程物理研究院联合 作者简介： 张 基金项目 （10976008） ； 第十二届霍英东教育基金项目 （121073） ； 新世纪优秀人才支持计划 （NCET-0054） 岳永威 （1987－）， 男， 硕士研究生。研究方向： 舰船总体与系统工程。 E⁃mail： yuesk.1012@163. com 通信作者： 岳永威。 张阿漫 （1981－）， 男， 教授。研究方向： 水下爆炸， 气泡动力学。 伟 （1979－）， 男， 硕士， 工程师。研究方向： 船舶结构设计制造。 E⁃mail： zhangwei701@126. com
冲击波压力峰值 测点位置 实验值 计算值 误差 /% /MPa /MPa 0.5 m 1m 65.82 30.09 62.95 24.80 -17.58 -4.36 气泡压力峰值 实验值 计算值 误差 /% /MPa /MPa 8.85 4.43 8.75 4.35 -1.13 -1.80
《2024年气泡动力学特性的三维数值模拟研究》范文
《气泡动力学特性的三维数值模拟研究》篇一一、引言气泡动力学特性在多个领域中有着广泛的应用，包括化学工程、海洋科学、环境科学等。
对于理解其内部动力学行为及影响因素，我们迫切需要进行三维数值模拟研究。
本篇论文的目标即对气泡动力学的三维数值模拟进行研究，深入探索其内在机制及影响因素。
二、背景及目的近年来，随着计算机技术的发展，气泡动力学的三维数值模拟成为研究该领域的一种重要手段。
通过三维数值模拟，我们可以更直观地了解气泡的生成、发展、变化及消亡过程，从而为实际工程应用提供理论支持。
本研究的目的是通过建立精确的三维模型，分析气泡的动态特性，并探讨各种因素对气泡行为的影响。
三、研究方法本研究采用三维流体动力学模型进行数值模拟。
首先，我们建立了气泡的三维模型，并利用计算流体动力学（CFD）软件进行模拟。
在模拟过程中，我们考虑了流体的粘性、表面张力、重力等因素对气泡的影响。
此外，我们还采用了高精度网格技术以提高模拟的准确性。
四、模拟结果与分析1. 气泡的生成与变化在模拟中，我们发现气泡的生成与周围流体的性质密切相关。
当流体中的压力达到一定值时，气泡开始生成。
其形状在初生时多为圆形或近似球形，随后会受到流体动力和其他外部力的影响而发生变化。
随着气体的释放和扩散，气泡的形状变得更为复杂，出现扭曲、形变等现象。
2. 气泡的动力学特性通过模拟，我们观察到气泡在流体中的运动受到多种力的作用，包括流体动力、表面张力、重力等。
这些力共同决定了气泡的运动轨迹和速度。
此外，我们还发现气泡的大小和形状对其动力学特性有显著影响。
大而扁平的气泡在流体中更容易受到阻碍，而小而圆的气泡则更为活跃和快速地运动。
3. 影响因素的探讨我们对流体的粘性、表面张力以及气体的释放速率等因素进行了模拟研究。
结果显示，流体的粘性对气泡的大小和运动速度有显著影响，粘性越大的流体产生的气泡越小且运动速度较慢；表面张力则决定了气泡的形状和稳定性；气体的释放速率则决定了气泡生成的频率和数量。
单壳体潜艇在气泡脉动载荷作用下的响应规律研究
单壳体潜艇在气泡脉动载荷作用下的响应规律研究岳永威;王超;朱枫;王奂钧【摘要】Based on the Geers and Hunter's Method of the bubble pulsation load in free field, the condition of free—field assumption was analyzed in this paper through the Kelvin Impulse Method. And the comparison of calculated results with the experimental data was carried out which indicated the validity of the algorithm. Analysis of different bubble responses of the simplified single-hull submarine structure shows that: when the distance between bubble and the structure is three times greater than bubble radius, the impact of structure to the bubble can be ignored; the response of structure subject to bubble pulsation can be solved effectively by the vibro-acoustic coupling method; under the low-frequency bubble pulsation load, the first-order and third-order vertical movement of the structure is aroused with the former as main style; when the first-order wet frequency of the structure differs from that of bubble pulsation with constant value, the trend of negative correlation is presented between the structure frequency and whip-like amplitude; when the frequency of bubble pulsation is close to the wet frequency of the structure, the peak of structure response appears.%基于Geers与Hunter提出的自由场气泡脉动载荷计算方法,利用开尔文冲量法分析气泡自由场假设成立的条件,并将简单结构的计算结果同试验值进行对比,验证了所用算法的有效性.通过对简化的单壳体潜艇结构在不同气泡工况下响应的求解分析,得出如下结论:当气泡与边界距离大于其半径的3倍时,可忽略结构对气泡运动的影响；声固耦合法可有效求解结构在气泡脉动下的响应；在低频气泡脉动载荷激励下,结构的一阶及三阶垂向运动被激起,且以一阶运动为主;结构一阶垂向湿频率与气泡脉动的频率相差一定时,结构频率与其鞭状运动幅度呈负相关趋势；当气泡脉动频率与结构湿频率接近时,结构的响应出现峰值.【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2012(007)002【总页数】8页(P42-49)【关键词】Geers与Hunter模型;气泡脉动;水下爆炸;结构振动;潜艇【作者】岳永威;王超;朱枫;王奂钧【作者单位】哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】U661.43作为现代海战中的重要力量，潜艇的生命力技术一直是各国重点关注的科研课题［1］。
基于浸入边界-有限元法的流固耦合碰撞数值模拟方法
du-
-^ = 0,
(1)
dxi
如 a(u-u )
1 dp
d(
—+-------- =------------ +p — — ,
(2)
dt
dxj
p{ dxi dxj^dxj)
其中u,代表速度分量，Pf是流体密度，P为流体压力,"是动力黏度.控制方程的离散采用同位
网格方法将所有原始变量存储于单元中心，采用分步方法对控制方程进行时间推进.分步方法
而基于固定网格的流动求解方法为此提供了一个有效的解决途径如浸入边界法和虚拟区域法其中浸入边界法在近年来得到了更多的关注和应用它是一种使用简单且流体域网格不需要重构的求解方法适用于复杂和移动边界问题但存在固体边界与流体网格线不一致的问题需对浸入边界附近的控制方程进行局部修正这些修正在一定程度上施加了流体域中所需的边界条件也是控制计算误差的主要措施
姚利明
881
在具有复杂几何形状的三维空间中，这个过程会相当复杂,特别是当流体中存在固体间接触和 碰撞问题时，会出现负体积网格，导致计算终止.而基于固定网格的流动求解方法为此提供了 一个有效的解决途径，如浸入边界法⑵和虚拟区域法⑶，其中浸入边界法在近年来得到了更 多的关注和应用,它是一种使用简单且流体域网格不需要重构的求解方法，适用于复杂和移动 边界问题，但存在固体边界与流体网格线不一致的问题，需对浸入边界附近的控制方程进行局 部修正，这些修正在一定程度上施加了流体域中所需的边界条件,也是控制计算误差的主要措 施.在原始的浸入边界法⑷中，移动边界对流场的影响是通过连续函数来实现的，导致了边界 条件在界面处的扩散.近年来,一类清晰界面浸入边界法被用于避免扩散问题⑸ ，在这些方法 中，移动边界对流体的影响可以通过修改网格的局部形状考虑〔句；或者直接施加离散函数到 离散方程组⑺；或者用插值格式重构浸入边界附近的边界条件⑷.
壁面与自由液面联合作用下气泡动态特性实验研究
本 不受 壁 面影 响的位 置 ） 处 设 置 气 泡发 生 位 置 ， 如图 １ 用 下 的 气 泡 动 态 特性 ， 图中“＋” 为不 同工 况下 的气泡 发生 位置 。
较 高且操 作 安 全性 差 ， 因 此 实 用性 不 高 。而 低 电压 的 电火 花气 泡 生 成 装 置 Ｉ ９ 虽然安全性能较好 ， 但 生 成 的气 泡半径 较小 ， 难 以进 行清 晰 的观察 和 测量 ， 实验 效 果 不十分 理想 。文 献 ［ １ Ｏ ］ 设 计 了一套 ２ ０ ０ Ｖ直流 电压
统 对不 同工 况下 的实验 结果 进 行 了采集 与 记 录 。通 过 对 大量 实验 数 据 的分 析 与 总结 ， 系统 地 研 究 壁 面与 自 由液 面联合 作 用 下 的气 泡 动态 特 性 ， 旨在 为相 关 的 理
壁面的射流 ， 并且高速穿过气泡， 射流 的成因可 以用著 名的 Ｂ ｊ ｅ ｒ ｋ ｎ ｅ ｓ 效 应 来解 释 ¨ 。而在 自由液 面 的作 用
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｈ ｉ ｐ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ，Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
图 １ 实 验 工 况 设 置 图
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｗｏ ｒ ｋ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ
在极短 时 间 内融 化燃 烧 ， 使周 围流体 汽 化形 成空 化 气泡 。
需要 提 出 的是 ， 本 文 所 采 用 的这 种 通 过 铜 丝燃 烧
气泡动力学特性的三维数值模拟研究
气泡动力学特性的三维数值模拟研究引言：气泡作为流体力学领域中重要的研究对象，在多个领域具有广阔的应用前景。
通过数值模拟的方法，可以对气泡的动力学特性进行深入研究。
本文利用三维数值模拟方法，对气泡运动的各种特性进行了探究，旨在深入理解气泡的形态演变、运动轨迹以及与周围环境的相互作用。
一、数值模拟方法的选取数值模拟是研究气泡动力学的一种重要手段。
本文采用了计算流体力学（CFD）方法，具体应用了基于有限体积法的 Euler-Lagrange 双尺度模拟方法。
这种方法可以同时考虑气泡和周围流体的相互作用。
在此基础上，通过分析气泡与周围流体的作用力，可以揭示气泡在不同流体环境中的运动规律。
二、气泡形态演变的数值模拟分析通过数值模拟方法，可以研究气泡在不同流场中的形态演变。
在流体流场中，气泡的形态会受到流体力学的影响，发生较大变化。
通过模拟计算，可以得到不同流速下的气泡形态与流体速度分布的关系。
在较大流速下，气泡形态呈现出流线型，而在较小流速下，气泡则呈现出类似球形的形态。
三、气泡运动轨迹的数值模拟分析气泡在流场中的运动轨迹是气泡动力学研究的重要内容之一。
通过数值模拟，可以研究气泡在不同流速下的运动轨迹。
研究发现，气泡在流速较快的情况下，轨迹呈现出较大的弯曲程度。
而在流速较慢的情况下，气泡的轨迹则相对较直。
此外，研究还发现，气泡的运动轨迹与气泡的初速度、大小和形态密切相关。
四、气泡与周围流体的相互作用分析气泡与周围流体的相互作用是气泡动力学研究的核心内容之一。
数值模拟方法可以很好地模拟这种相互作用关系。
通过分析气泡与周围流体的作用力，可以了解气泡在流场中的运动受到的阻力的大小与方向。
研究发现，气泡运动过程中，流体的黏性力、压力梯度力以及重力力对气泡的运动产生重要影响。
此外，气泡表面的液膜流动也是气泡与周围流体相互作用的重要因素。
结论：通过三维数值模拟方法研究气泡的动力学特性，可以深入理解气泡形态演变、运动轨迹以及与周围环境的相互作用关系。
电场作用下气泡行为的数值模拟
强图。
式 中，
第三项为电致收缩力 ，这种力为介质本身所承 受， 表现 为 内应力 。 ２２ 几何 模型 的建 立 与计 算条 件 ． 本文的计算 区域为 Ｏ１ ×Ｏ１ 如图 １ ． ｍ ． ｍ， 所示 。
（） ａ ２ｍｓ （） ｂ ６ｍｓ （ ）１ ｃ ２ｍｓ
１
Ｅ ｕ ｐ ｎ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｎｏ １ ， ０ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｎ ｆｃｒ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ． ２ １ ｉ １ １
和密度 。
式 中 、 、 ． ｐ 分别为两种不同工质的粘度 在水 中上升 的情况 ，并对气泡变形和速度场进行 了 Ｐ、 数值模拟。 （） ４ 电场力控制方程Ｉ ６ ］ 。 在 电场 、 表面张力 和重力作用下 ， 气泡为 了保持
Ｖ ・ ＝０
国内一些学者对单个气泡进行 了研究 ，结果表 明， 气泡的引入使得其两侧 的场强增加 、 顶部及其底 部 的场强降低 ， 气泡 内部场强不为零【 ４ ］ 。 对于单个气泡的研究 ，国内学者的结论基本趋
于一 致 。
（） Ｏ ３ Ｖ Ｆ法 追 踪界 面 相 的输运 方程 。
－０
气泡上升主要取决气泡 的半径 ，气 泡半径 的变
化 主要源于气泡 内外 的压强的变化和气体传 质的影 响 ，而气泡半径受制于气 泡上浮速度和气泡半径 的 影 响，所 以气泡上升 的速度 、半径 的变化与传 热过 程， 是一个相互制约 、 相互耦合的过程。
为了探讨 电场是否对对传质的影响 ，在小 雷诺
《 装备制造技术）ｏ １ ） ｉ 年第 １ 期 ２ １
电场作 用下气泡行 为的数值 模拟
杨 侠， 涛， 张 吴艳阳 ， 毛志 慧
（ 武汉工程大学 机电工程学院 ， 湖北 武汉 ４ ０７ ） ３ ０３
气泡群的动态物理特性研究_张阿漫
示在气泡表面质点的空间位置矢量. 方程( 1) , ( 4) 和
( 5) 构成封闭方程组描述气泡边界的运动, 求解方程
( 1) 的基于高阶单元的传统边界元法参见文献[ 9] .
方程( 4) 为非稳态的伯努利方程用于更新气泡运动
过程的速度势, 方程( 5) 用于更新气泡的位置. 维持 计算过程的稳定, 必须严格控制每一时间步长[3, 4] ,
为使研究工作更具有普遍意义, 取一组特征量
将所 有 变量 无量 纲 化, 即 分别 以 Rm , P , Rm ( P) 1 2 , R m( P ) 1 2 以及( gRm p ) 1 2 作为长度、压
力、时间、速度势以及浮力的特征量将相应的变量无
量纲化, 其中 Rm 为在压力为 P 的无限域流场中气
量的时间步, 同时为了保证计算过程中的数值稳定
性, 对每一步的计算精度要求非常严格. 为此, 本文 在求解边界积分方程时, 引入多极快速傅里叶变换
法( FFTM) , 在保证计算精度时, 显著加快了边界积
* 国家自然科学基金( 批准号: 50779007) , 哈 尔滨工程 大学校基 金( 批准号: HEUFT07069) 和高等学 校博士科 学点专 项科研 基金( 批准号: 20070217074) 资助的课题. E mail: amanzhang@ gmail. com
2 气泡动力学数值模型
2 1 势流模型
假设气泡群处于不可压缩的流场中, 进一步假
设流体是无旋的, 且忽略黏性的影响. 因此, 引入速 度势 , 即流场中任意点的速度向量遵从方程 u=
. 将该方程与连续性方程 u = 0 联立可得到流
体域 内满足的拉普拉斯方程
2 = 0.
( 1)
气泡动力学数值模型的稳定性研究
气泡动力学数值模型的稳定性研究
张阿漫;姚熊亮;倪宝玉;孙士丽
【期刊名称】《船舶力学》
【年(卷),期】2008(012)003
【摘要】基于势流假设,建立气泡动力学数值模型,并开发计算程序.系统地分析了不同模型、不同单元类型的计算精度,以及网格划分、时间步等因素对计算结果的影响,验证了本文数值模型的收敛性,并在计算过程中分析了动能、势能及总能量随时间的变化.为考核文中建立的气泡动力学计算模型的有效性,分别将轴对称模型及三维模型与Rayleigh-Plesset气泡模型的精确解及实验数据、实验照片进行了对比分析,分析表明,计算结果与Rayleigh-Plesset模型及实验数据吻合很好,表明文中建立的计算模型是可行的、有效的.并分析了气泡在重力场中的运动特性.
【总页数】12页(P323-334)
【作者】张阿漫;姚熊亮;倪宝玉;孙士丽
【作者单位】哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】O351.2
【相关文献】
1.减压条件下竖直边界附近气泡动力学行为数值与实验研究 [J], 崔杰;周塞北;王逸;何宝
2.山地稳定性研究的动态数值模型 [J], 郑国璋;张爱国
3.虹吸管路内气泡动力学行为数值模拟 [J], 李兴雨;李琳;谭义海
4.多超声振子作用下气泡动力学数值模拟 [J], 候召宁;王林;闫晓娜;李修真;王占伟;梁坤峰
5.基于水模型实验的“Fortin”型气泡动力学研究 [J], 李茂;王玉洁;侯文渊;张斌;白晓;孙帅更
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基于边界元方法的气泡脉动诱导壁压特性
Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ｓ ｕ ｈ ｊ ｅ ｃ ｔ ｔ ｏ
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ｔ ｈ ｅ ｂｕ ｂ ｂ ｌ ｅ ｉ ｎ ｄｕ ｃ ｅ ｄ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｉ ｓ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｎ ｕｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ Ｏ ｉ ｌ ｂ ｏ ｕ ｎ ｄａ ｒ ｙ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｕ ｎ ｄｅ ｒ ｐｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｆ ｌ ｏ ｗ ａ ｓ ｓ ｕ ｍｐｔ ｉ ｏ ｎ． Ｔｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｓ ｅ ｓ， ｗｅ ｏｕｎ ｆ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｈ ａ ｓ ｏ ｂ ｖ ｉ ｏ ｕ ｓ ｉ ｎ ｌｕ ｆ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ｕ ｂ ｂｌ ｅ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ． Ｆｏ ｒ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｏ ｆ ｆ ｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎｃ ｅ， ｔ ｈ ｅ ｂｕ ｂ ｂ ｌ ｅ ｉ ｎｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ａ ｔ ｔ ｈｅ ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ ｉ Ｓ ｍｕｃ ｈ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｃ ｋ ｏ ｎ ｅ ．Ｗ ｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ ， ｔ ｈｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ
复杂边界附近气泡的动态特性研究
复杂边界附近气泡的动态特性研究
张阿漫;姚熊亮
【期刊名称】《力学季刊》
【年(卷),期】2008(29)1
【摘要】本文假设气泡周围流场为无粘、无旋、不可压缩的理想流体,基于势流理论,运用边界元法模拟近边界水下爆炸气泡的动力学特征,建立气泡、壁面以及自由面三者之间复杂耦合动力学模型,在气泡运动模拟过程中引入数值光顺技术及弹性网格技术(EMT),避免因网格扭曲而导致的数值发散,开发相应的三维计算程序,并与自由表面附近气泡运动的实验数据进行对比分析,计算结果表明本文的计算方法及程序具有较高的精度。
在此基础上,用本文开发的三维程序模拟了单个及多个气泡与自由表面及圆筒等复杂边界的相互作用,其中包括水面漂浮结构和水下结构,气泡在自由表面及结构的联合作用下呈现出强非线性。
本主文旨在为相关复杂边界附近气泡动力学特性研究提供参考。
【总页数】9页(P24-32)
【关键词】气泡;边界;边界积分;自由面;势流理论
【作者】张阿漫;姚熊亮
【作者单位】哈尔滨工程大学船舶工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】O35
【相关文献】
1.圆柱壳附近水下爆炸气泡动态特性研究 [J], 刘云龙;张阿漫;田昭丽;丁建军
2.减压条件下竖直边界附近气泡动力学行为数值与实验研究 [J], 崔杰;周塞北;王逸;何宝
3.近边界三维水下爆炸气泡动态特性研究 [J], 张阿漫;姚熊亮
4.圆形破口附近气泡动态特性实验研究 [J], 王诗平;张阿漫†;刘云龙;吴超
5.计及浮力影响的竖直刚性边界附近气泡溃灭动力学特性实验研究 [J], 周陶然;崔杰;李子超;刘洪池;陈志鹏
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单个蒸汽气泡溃灭过程的边壁效应数值研究
单个蒸汽气泡溃灭过程的边壁效应数值研究张马骏;陈鑫【期刊名称】《上海交通大学学报》【年(卷),期】2014(48)12【摘要】采用数值模拟的手段,耦合流体体积(VOF)多相流模型和自然空泡模型,通过改变单个蒸汽气泡距竖直固壁和水面的距离,计算了这2类边壁共同作用下的溃灭过程.在溃灭的前期,气泡外形主要受水面边壁影响,呈远离水面向内凹陷的趋势;在溃灭的后期,固壁的影响凸显,凹陷的方向逐渐指向固壁.当气泡离固壁越近,溃灭时间越长;当气泡离水面越近时,溃灭时间越短.对固壁上的压力峰值,气泡距竖直固壁的距离起决定作用.【总页数】7页(P1766-1771)【关键词】流体体积法;空化;气泡溃灭;边壁效应【作者】张马骏;陈鑫【作者单位】上海交通大学工程力学系;上海交通大学水动力学教育部重点实验室【正文语种】中文【中图分类】O359【相关文献】1.基于VOF的蒸汽泡溃灭过程数值研究 [J], 刘兰;张凌新2.摘要建立了激光打孔过程的固／液／气三相三维数值计算模型，采用水平集（1evel[．set）方法处理能量输入边界并追踪气液（L／V）界面发展，从而对激光打孔过程中的孔壁变化进行描述．模型综合考虑了材料气化、熔融液体溅射两种效应，涉及熔化潜热、气化潜热吸收及辐射散热损失等因素．基于有限体积法，编制计算程序，对激光打孔过程中的温度场、孔型演化过程进行了数值模拟，探讨了不同激光参数对打孔过程的影响．该模型对认识和研究激光打孔行为具有参考价值，也可以扩展至其他高能束流在材料表面的打孔描述． [J], 葛志福;虞钢;何秀丽;卢国权;李少霞3.过冷水中单个蒸汽气泡凝结动力学过程研究 [J], 刘洪里;唐继国;刘洪涛;杜敏;鲍静静;孙立成4.超声对近壁微气泡溃灭过程的影响 [J], 王舰航; 陈韬厚; 包福兵; 王月兵5.壁面处气泡在静止流场和高速水流中溃灭过程的计算仿真 [J], 罗经;李健;董光能因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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2
2.1
近固壁面的水下爆炸气泡射流
概 述
2.1.3
种， 多项式 （Polynomial） 状态方程和冲击 （shock） 状态方程。由于需要考虑静水压力， 因此， 本文选 用多项式状态方程进行计算：
p = A1u + A 2 u 2 + A 3 u3 + ( B 0 + B1u) ρ 0 e ， u > 0 (压缩状态) p = T1u + T 2 u + B 0 ρ 0 e ρ -1， 在爆炸之前气泡处于无压缩状 ρ0 u < 0 (拉伸状态) （3）
AUTODYN 的 材 料 库 中 ， 水的状态方程有 2
水的状态方程
气泡与壁面的相互作用一直是研究人员关注 的问题。处于固壁面附近的气泡在受到壁面 Bjerknes 力［8］的同时还受重力的作用， 为此， 设置 方， 如图 2 所示。
Void TNT WATEP STEEL 4340
不同的无量纲距离参数［9］ （爆心距壁面的距离与 气泡最大半径的比值） ， 将炸药置于刚固平板的下
Material Location
P /MPa
Fig.1
图 1 流场中测点的压力数值模拟曲线 Bubble pressure of flow field numerical simulation curve of three measuring points
t / ms
时， 气泡收缩至最小体积， 流场中辐射气泡二次压 力波。由图可见， 气泡二次压力波的峰值和持续 时间模拟值与实验值吻合良好， 平均误差在 10% 以内， 但压力峰值发生的时间略有提前。究其原 因， 可能是数值上虽然采用了边界处理， 但有限的
1 中国舰船研究设计中心， 湖北 武汉 430064
壁面水下爆炸气泡的动力学特征以及影响因素， 包括无量纲距离对气泡形状的影响， 固壁面对气泡最大半径、 脉动周期和射流时间的影响， 以及近固壁面气泡射流速度及压力的变化等， 总结相关规律， 为气泡的数值模拟 研究提供参考。
中图分类号： U661.4
关键字： 水下爆炸； 气泡； AUTODYN ； 脉动； 射流； 固壁面
2 College of Shipbuilding Engineering， Harbin Engineering University， Harbin 150001， China Abstract：This paper introduces the principle and procedures of using AUTODYN to numerically simulate gas bubbles produced by underwater explosions. By comparing the experimental data to the simulated re⁃ lating pulsation time，pressure，and other parameters are validated. Then，the dynamics characteristic of bubble shapes，maximum radius，pulsation period and impact time. The variation in velocity and pressure of the bubble jet is also discussed. Key words： underwater explosion； bubble； AUTODYN ； pulse； jet； solid boundary underwater explosion gas bubbles near a solid boundary is analyzed，including various factors that affect
图 1 给 出 了 80～ 83 ms 时 间 段 的 压 力 值 ， 此
第6期
张
伟等： 基于 AUTODYN 的气泡与固定壁面相互作用数值模拟
25
想气体的状态方程模拟炸药的行为：p = ρ(γ - 1)e ， 其中 γ = ω + 1 。
冲击波压力峰值 测点位置 实验值 计算值 误差 /% /MPa /MPa 0.5 m 1m 65.82 30.09 62.95 24.80 -17.58 -4.36 气泡压力峰值 实验值 计算值 误差 /% /MPa /MPa 8.85 4.43 8.75 4.35 -1.13 -1.80
力峰值、 气泡最大半径及脉动周期的计算值与实
张 伟1 岳永威 2 张阿漫 2 孙龙泉 2
2 哈尔滨工程大学 船舶工程学院， 黑龙江 哈尔滨 150001
摘 据与 AUTODYN 计算结果的对比， 验证其在计算气泡脉动时间和压力等方面的计算精度， 并以此为基础研究近 要： 阐述了 AUTODYN 软件模拟水下爆炸气泡的原理及过程， 通过球对称模型以及重力场中气泡的实验数
脉动周期
第7卷
第 1 次脉动 第 2 次脉动
实验值 计算值 实验值 计算值 误差 /% 误差 /% /mm /mm /ms /ms 391 295 349 283 -10.74 -4.07 17.85 13.00 15.59 13.65 -12.66 5.00
从表中可以看出， 数值模拟的气泡脉动最大 半径和脉动周期与实验值间的误差约为 10% ， 误 模拟水下爆炸气泡的脉动。 下面将以重力场为例进行对比分析。在模拟 重力场中水下爆炸气泡的运动时， 采 用 AUTO⁃ DYN 软件中独有的映射技术， 将一维球对称计算 结果映射至二维轴对称求解器， 从而解决了网格 尺寸过小、 计算时间过长的问题。设置长、 宽、 高 分别为 18 m ， 18 m 和 7 m 的流场， 以 35 g 药量在流 场中的运动规律。在流场中预设 A ， B， C 等 3 个测 点以便测量气泡在运动过程中的流场压力， 它们 场中心下 3.5 m 处引爆， 观察该工况下气泡在重力 分别位于爆心水平方向 0.7 m 处； 爆心下方水平方 垂向 1.095 m 处。图 1 所示为测定 A ， B， C 的数值 模拟压力时历曲线， 通过与文献 ［7］ 中的相似工况 TODYN 在模拟气泡在重力场中运动的精确性。
［3］
向 0.7 m、 垂向 0.71 m 处； 爆心上方水平方向 0.7 m、
1
有效性验证
为 了 验 证 AUTODYN 软 件 的 有 效 性 ， 使用球
及测点压力曲线进行对比， 发现曲线的时间发展 趋势以及压力峰值基本吻合， 进一步验证了 AU⁃
对 称 计 算 模 块 分 析 0.229 kg 的 TNT 在 178.6 m 水 深处爆炸时的相关数据， 并将计算值与文献 ［7］ 中
的实验值进行了对比。在深水爆炸过程中， 静水 压力梯度可以忽略不计， 取气泡周围的静水压力 一定， 水的计算域取为 50 m 。表 1 和表 2 所示为流 场 中 距 药 包 中 心 0.5 m 和 1 m 处 冲 击 波 和 气 泡 压 验值的对比。
表1 Tab.1 冲击波及气泡压力峰值的 AUTODYN 计算值与实验值对比 Comparison between experimental data and the calculated results about shock and bubble pressure peak
24
中
国
舰
船
研
究
其忽略了边界对气泡形状的影响， 较适于远场气 泡脉动分析。在试验研究方面， 关于水下爆炸气 泡对结构的毁伤作用试验研究多采用规则结构或 缩比模型， 鲜有实船试验。 近年来， 由水下爆炸引起的气泡动力学问题 成为海军舰船生命力技术领域关注的重点。然 而， 水下爆炸气泡从形成、 膨胀到最终溃灭是一个 复杂的物理演化过程， 尤其是气泡在运动过程中 与周围结构的作用受许多因素的影响， 研究难度 较大。目前， 我国学者主要是以高速摄像的方法 对电火花生成的气泡进行观测， 进而对气泡的运 动规律进行研究
sults concerning the spherically symmetric model and its gravity field， the accuracy of AUTODYN in calcu⁃
0
引
言
爆炸时， 气泡受舰船结构边界的影响， 形成冲击射 流， 造成舰艇结构局部损伤。第 3 种情况属气泡 近壁面运动规律问题， 进行理论研究的依据主要 是以势流理论建立的水平及垂直刚性面附近在浮 力作用下运动的气泡理论模型。该模型基本能反 映水下爆炸气泡和周围流体介质的运动规律， 但
第7卷 第6期 2012 年 12 月 第 6期
中 国 舰 船 研 究 Chinese Journal of Ship Research
doi： 10 . 3969 / j . issn . 1673－ 3185 . 2012 . 06 . 004
Vol.7 No.6 Dec. 2012
基于 AUTODYN 的气泡与固定壁面相互作用 数值模拟
爆炸气泡脉动激发船体梁总体振动， 造成整体失
水下爆炸气泡引起的结构破坏可分为 3 种：
稳甚至断裂失效； 远场爆炸时， 气泡脉动引起舰船 上较敏感设备的共振， 造成设备破坏； 当炸药近场
收稿日期： 2012－ 03－ 01
基金项目： 国家自然科学基金资助项目 （51009035， 50939002） ； 国家自然科学基金委员会—中国工程物理研究院联合 作者简介： 张 基金项目 （10976008） ； 第十二届霍英东教育基金项目 （121073） ； 新世纪优秀人才支持计划 （NCET-0054） 岳永威 （1987－）， 男， 硕士研究生。研究方向： 舰船总体与系统工程。 E⁃mail： yuesk.1012@163. com 通信作者： 岳永威。 张阿漫 （1981－）， 男， 教授。研究方向： 水下爆炸， 气泡动力学。 伟 （1979－）， 男， 硕士， 工程师。研究方向： 船舶结构设计制造。 E⁃mail： zhangwei701@126. com