[發明專利]一種不同能量結構裝藥的水下爆炸載荷模型構造方法

有效

• 申請號: 202110455381.2
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN112989726B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 劉國振;董九亭;余俊;穆春元;劉建湖
• 申請（專利權）人: 中國船舶科學研究中心
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 聶啟新

1.一種不同能量結構裝藥的水下爆炸載荷模型構造方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取水下爆炸載荷曲線；

基于所述水下爆炸載荷曲線計算TNT裝藥的沖擊波能和氣泡能；

基于所述水下爆炸載荷曲線構建不同能量結構裝藥沖擊波能和氣泡能；

設其中，Y為不同能量結構裝藥氣泡能，E_sh為不同能量結構裝藥沖擊波能，Y′為TNT氣泡能，E_s′_h為TNT沖擊波能，A為不同能量結構裝藥氣泡能與沖擊波能的無量綱化比值，且1≤A2；

通過計算所述無量綱化比值下的沖擊波能和氣泡能，對衰減時間常數進行調試，獲得各個無量綱化比值下的修正衰減時間常數；

根據所述修正衰減時間常數建立不同能量結構裝藥的水下爆炸載荷模型；

其中，基于所述水下爆炸載荷曲線構建不同能量結構裝藥氣泡能，包括：

基于所述水下爆炸載荷曲線獲取氣泡半徑和壓力之間的關系式；根據所述關系式得到最大氣泡半徑；將所述最大氣泡半徑分別代入氣泡內能和勢能的計算公式中，所述氣泡內能的表達式為：

其中，ρ為水的密度，g為重力加速度，z為氣泡所處位置流體靜壓力的等效水深度，R_b為氣泡半徑；

所述氣泡勢能的表達式為：

其中，W為裝藥量，γ為比熱比，k為常數，按國際標準單位，k＝1.359×10⁵，V(R_b)表示氣泡半徑為R_b時的氣泡體積；

根據所述氣泡內能和勢能計算所述不同能量結構裝藥氣泡能，表達式為：

其中，R_bmax為最大氣泡半徑，V(R_bmax)表示氣泡半徑為R_bmax時的氣泡體積；

其中，基于所述水下爆炸載荷曲線構建不同能量結構裝藥沖擊波能，包括：沖擊波能表達式為：

其中，p(t)為所述水下爆炸載荷曲線，θ為沖擊波衰減時間常數，ρ為水的密度，c為水的聲速，R為距爆心的距離，E_sh為沖擊波能。

2.根據權利要求1所述的不同能量結構裝藥的水下爆炸載荷模型構造方法，其特征在于，所述水下爆炸載荷曲線根據爆炸時的壓力隨時間變化所繪制，所述基于所述水下爆炸載荷曲線獲取氣泡半徑和壓力之間的關系式，包括：

已知距爆心R處測點的爆炸壓力為p(t)，則有距氣泡中心R處的流體速度為：

其中，c為水的聲速，右端第一項為瞬時壓力產生的速度項，第二項為滯后流項；

已知任意時刻t，所述氣泡半徑的表達式為：

則所述氣泡半徑和壓力之間的關系式為：

3.根據權利要求1所述的不同能量結構裝藥的水下爆炸載荷模型構造方法，其特征在于，所述通過計算所述無量綱化比值下的沖擊波能和氣泡能，對衰減時間常數進行調試，包括：

設計不同能量結構裝藥質量、爆深、爆距和角度，裝藥質量從1kg到1000kg，爆深從5m到100m，爆距從5m到100m，角度從0度到90度；

根據設定的裝藥質量、爆深、爆距和角度進行大量的無量綱化比值計算，以此獲得多個所述無量綱化比值下的衰減時間常數。

4.根據權利要求3所述的不同能量結構裝藥的水下爆炸載荷模型構造方法，其特征在于，所述獲得各個無量綱化比值下的修正衰減時間常數，包括：

對所述衰減時間常數進行擬合獲得修正衰減時間常數，當采用基于TNT裝藥的半經驗水下爆炸載荷模型計算水下爆炸載荷曲線時：

若t≤2θ，則衰減時間常數為：

其中，R₀為藥包初始半徑，c為水的聲速，R為距爆心的距離；

若t2θ，則修正后的衰減時間常數為：

其中，系數k_θ的表達式為：