1-3　水下爆炸动力学的数值模拟

曹菊珍 梁龙河 袁仙春

　　水中兵器爆炸后对舰船的破坏程度取决于爆炸后产生的水中超压、冲量等。特别是聚爆兼容性水中兵器产生的聚能射流速度高达7~8km/s，这种射流穿过一定深度水后还能穿透10cm厚的钢靶。其毁伤效果引起舰船设计者的极大关注。用二维欧拉流体力学程序计算水中爆炸过程及其爆炸后引起水中流场的分布，同时用来数值模拟聚能装药压垮金属罩形成射流的过程。用二维拉氏有限元弹塑性流程序计算射流或射弹对金属靶的穿透性能。实验结果证明两个程序数值模拟结果与实验结果符合得很好。由于水中炸弹是非球对称的，因此产生流场的物理量分布也不是球对称的。

　
图 1 (a)射流半径与(b)射流速度分布

 　　研究表明炸弹引爆位置的不同对这种分布的影响很大。通过数值计算给出了炸弹爆炸后离爆心5m以内0^o~180^o之间370个方位超压与冲量随时间的变化。并给出了不同的起爆方式引起的不同的超压与冲量分布。研究表明采用柱形装药两底面同时起爆方式使水中超压产生局部加强的效应最强，被加强的方位是对着两底面轴向而不是在柱体的侧面。

    对聚爆兼容战斗部爆炸过程进行了数值模拟，数值模拟揭示了聚能金属射流形成过程、射流穿水的规律、射流击穿钢靶的性能等。给出了金属射流半径分布、速度分布，以及穿水时速度衰减过程和穿水后在厚钢靶上的孔洞大小等。为进一步研究水下爆炸舰船的破坏作用奠定了基础。图1 为代号1、2、3聚能罩模型的射流半径与射流速度分布曲线。表1给出上述模型对应的聚能射流指标。