問題描述

炸藥水下爆炸后爆轟產物會以氣泡的形式存在，內外壓差導致氣泡的膨脹與回縮坍塌，此過程稱為氣泡脈動。由于重力的作用，使得靜水壓力沿水深呈梯度分布，因此氣泡在脈動的過程中，還會伴隨著氣泡形狀的變化以及上浮等問題。受流體內壓力不均的影響，最終會氣泡射流，破壞氣泡完整性而潰滅。

對氣泡射流的研究是水下爆炸重要的研究課題。在數(shù)值計算中可通過設置靜水壓力沿水深梯度變化的方法來模擬靜水壓環(huán)境，在LS-DYNA中可采用*INITIAL_HYDROSTATIC_ALE關鍵字完成靜水壓力的設置。

圖 水下氣泡脈動及壓力釋放過程

----------張思遠，王志強等《水下針-板放電氣泡脈動及沖擊特性》

計算模型

采用二維ALE算法建立軸對稱數(shù)值計算模型。計算模型寬為10m，高為10m，其中上部分為空氣（3m），下部分為水（7m），通過體積填充的方式在水下5m處填充球形TNT藥包（半徑為2cm）。采用*INITIAL_HYDROSTATIC_ALE關鍵字施加由重力引起的靜水壓力梯度。

圖 計算模型

計算結果

通過計算最終得到了球形TNT藥包在水下5m處起爆后，前1.5個周期內氣泡脈動以及氣泡形狀的演變過程，如下圖所示。

圖 氣泡形狀變化

小結與思考

（1）氣泡脈動過程的模擬具有較高的網(wǎng)格尺寸敏感性，

（2）采用二維軸對稱模型能夠降低網(wǎng)格數(shù)量，且能實現(xiàn)很好的計算結果；

（2）另外*ALE_AMBIENT_HYDROSTATIC也能實現(xiàn)靜水壓力梯度設置。

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