双爆源气泡与水面相互作用的实验

发布时间：2021-11-02 03:59

　　为研究双爆源气泡与水面的相互作用过程,开展了水箱内水下爆炸实验,采用两台高速录像机同步拍摄了气泡和水幕形态变化过程,分析了双爆源气泡和水幕运动的关联,对比了同药量、同比例深度下单双爆源气泡及水幕的差异.研究结果表明:双爆源气泡先后经历单气泡膨胀及相互融合,融合气泡膨胀、收缩-溃灭等阶段,水幕经历"水冢、水柱和水射流"3种形态的变化;双爆源融合气泡横向最大半径较单爆源气泡增大8.7%,膨胀至最大半径的时间基本一致;双爆源炸形成的水幕呈幂指数增高,炸药起爆40 ms后,相同时刻双爆源水幕比单爆源高10%以上. 

【文章来源】：北京理工大学学报. 2019,39(12)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

实验装置布置示意图

双气泡融合过程及水面的变化如图2所示. 双爆炸源炸药同时爆炸后,气泡与水面之间观察到气穴现象(见图2(b)). 此后,两个气泡均先膨胀,相互靠近的表面被压缩呈扁平状,在时间t=1.00 ms时,两气泡逐渐融合,在t=1.25 ms时融合为一新气泡. 在0.75 ms时,双气泡尚未完全融合,此时水面已有两个明显的水冢,此后随着气泡的融合,两水冢也逐渐汇聚为一个单水冢. 如图2(e)～2(f)融合表面猛烈挤压中间水液,在气泡融合面挤出的一定宽度和厚度的水幕,可利用其特性用于水幕反导的研究.2.2 融合气泡膨胀阶段

融合气泡膨胀阶段水幕的演变及融合气泡膨胀过程如图3、图4所示. 由图3可见,融合气泡膨胀过程大致分为3种形态:底部凹陷形、椭球形、对称凹陷形. 底部凹陷形融合气泡如图4(a)和4(b),气泡融合仍可看出清晰的融合交线,融合气泡底部处呈凹陷状,并未完全鼓出,气泡表明较光滑. 随着气泡继续膨胀,底部凹陷消失,气泡形态呈椭球形,如图4(c)所示,气泡表明呈颗粒状且颗粒状气体向下运动,对比图3(c)水幕的形态,推测颗粒状气体应为空气进入气泡后,空气与爆轰产物的混合气体被水面向下挤压导致的. 此后,气泡顶部与水面的接触面变小,气泡呈对称凹陷状,但由于水面的挤压,气泡横向仍在膨胀,至t=10.50 ms时,气泡横向直径膨胀至最大. 随着融合气泡的膨胀,水面上水幕的形态由气泡初始融合时形成的比较扁平的水冢向着高而宽的水柱演变. 本文中气泡最大半径均指横向半径.图4 融合气泡膨胀过程

【参考文献】：
期刊论文
[1]气泡与自由液面相互作用形成水射流的机理研究[J]. 郑监,张舵,蒋邦海,卢芳云.  物理学报. 2017(04)
[2]水下爆炸气泡及其对结构毁伤研究综述[J]. 姚熊亮,刘文韬,张阿漫,刘云龙.  中国舰船研究. 2016(01)
[3]爆炸气泡与自由水面相互作用动力学研究[J]. 王树山,李梅,马峰.  物理学报. 2014(19)
[4]激光诱导双空泡声波特性研究[J]. 李胜勇,刘涛,王江安,宗思光.  光电子.激光. 2012(12)
[5]激光空泡在近自由液面运动特性的实验研究[J]. 刘涛,王江安,宗思光,梁善永.  光学学报. 2012(07)
[6]近水面水下爆炸水柱效应研究[J]. 郅斌伟,张志江,李健,马雨祥.  北京理工大学学报. 2009(01)
[7]近自由面的多个水下爆炸气泡相互作用研究[J]. 张阿漫,姚熊亮.  力学学报. 2008(01)

博士论文
[1]多气泡（气泡群）非线性耦合作用及融合特性研究[D]. 韩蕊.哈尔滨工程大学 2017
[2]复杂边界条件近场水下爆炸气泡运动特性实验研究[D]. 崔璞.哈尔滨工程大学 2016



本文编号：3471295