[發明專利]一種艙內爆炸水霧消波模擬方法

在審

• 申請號: 202310248044.5
• 申請日: 2023-03-13
• 公開（公告）號: CN116306364A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 李曉彬;章勇;陳威;張婭;習修義;王志平;趙成
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/23;G06T17/20;G06F111/10;G06F113/28;G06F113/08;G06F119/14;G06F119/08
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 雷嫻

本發明提供一種艙內爆炸水霧消波模擬方法，屬于船艙室內爆炸模擬技術領域。該艙內爆炸水霧消波模擬方法包括如下步驟：S1：創建艙內爆炸流場計算域的幾何模型；S2：編譯MATLAB程序生成水霧信息文件；S3：設定求解參數和邊界條件，進行艙內爆炸沖擊波與水霧雙相耦合數值計算，得到流場特性；S4：計算爆炸沖擊波?水霧顆粒作用力，計算水霧顆粒變形、破碎，計算水霧顆粒蒸發，更新水霧顆粒狀態；S5：根據水霧顆粒的狀態，計算水霧顆粒對流場的反作用源項；S6：更新N?S方程，得到新的爆炸沖擊波連續相流場。本發明可反應艙內爆炸沖擊波削弱情況，為艙內爆炸沖擊波削弱分析提供基礎，為艙內抑爆設備的研發設計和沖擊波抑制技術的發展提供理論指導。

技術領域

本發明涉及船艙室內爆炸模擬技術領域，具體涉及一種艙內爆炸水霧消波模擬方法。

背景技術

在現代海戰中，導彈穿艙內爆將對艦船造成嚴重毀傷，水霧消波技術可以有效衰減爆炸沖擊波威力，成為一種新型的防護技術。在早期的研究中，學者們在實驗和數值模擬方面進行水霧消波研究，且實驗的研究要早于數值模擬的研究。通過實驗進行研究，但實驗結果很難實現三維爆炸可視化，且成本較高。二十一世紀以來計算機技術和計算流體力學快速發展，使數值模擬計算成為了研究艙內爆炸的另一種重要途徑。對于艙內爆炸和水霧環境的模擬，采用傳統的爆炸軟件模擬無法艙內水霧環境。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述現有技術的不足，提出一種艙內爆炸水霧消波模擬方法。

本發明提出一種艙內爆炸水霧消波模擬方法，包括如下步驟：

S1：基于歐拉-拉格朗日理論創建艙內爆炸流場計算域的幾何模型，對幾何模型進行網格劃分生成網格文件，將網格文件導入Fluent軟件中；

S2：編譯MATLAB程序生成水霧信息文件，將水霧信息文件導入Fluent軟件中；

S3：基于水霧信息文件在Fluent軟件中設定求解參數和邊界條件，通過Fluent軟件對雙相耦合的N-S方程進行艙內爆炸沖擊波與水霧雙相耦合數值計算，得到當前時間步的流場特性；

S4：基于流場特性計算爆炸沖擊波-水霧顆粒作用力，計算水霧顆粒離散相所受的合力及加速度；根據水霧顆粒所受的合力計算水霧顆粒變形、破碎；計算水霧顆粒蒸發，更新水霧顆粒狀態；

S5：根據水霧顆粒的狀態，計算水霧顆粒對流場的反作用源項；

S6：根據反作用源項更新雙相耦合的N-S方程，得到新的爆炸沖擊波連續相流場；

進一步地，步驟S6之后還包括：

S7：模擬達到終止時間時，停止計算，對計算結果進行后處理。

進一步地，步驟S4中具體包括：

S41：基于流場特性計算爆炸沖擊波-水霧顆粒作用力；

S42：根據爆炸沖擊波-水霧顆粒作用力計算水霧顆粒離散相所受的合力及加速度，計算水霧顆粒變形、破碎；

S43：根據合力及加速度采用歐拉積分法計算水霧顆粒經過一個時間步長后的速度和位置；

S44：計算水霧顆粒蒸發，更新水霧顆粒狀態。

進一步地，步驟S3中在Fluent軟件中設定求解參數和邊界條件具體包括：求解參數的設置包括：將湍流模型設置為SST-k-omega湍流模型，將求解算法設置為Coupled，將離散格式設置為二階迎風，設置求解精度和時間步長；邊界條件的設置包括：將艙室邊界設置為壁面，將艙室DPM邊界設置為反射。