哈尔滨工程大学李世民获国家专利权
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龙图腾网获悉哈尔滨工程大学申请的专利一种用于有限流域中水下阵列爆炸气泡动力学特性的计算方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119849373B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-07发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510069205.3,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权一种用于有限流域中水下阵列爆炸气泡动力学特性的计算方法是由李世民;张阿漫;邢津浩;谢润泽;梁昊设计研发完成,并于2025-01-16向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种用于有限流域中水下阵列爆炸气泡动力学特性的计算方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种用于有限流域中水下阵列爆炸气泡动力学特性的计算方法,属于船舶和海工结构防护领域,以解决现有的工程中水下阵列爆炸气泡运动特性和流场载荷的预测问题。本发明先输入包括炸药数量等初始参数,确定相关条件,再经多步计算,如确定初始半径和内压、建方程组等,最终实现对气泡特性和流场压力的计算与分析。本发明将基于一维气泡脉动和迁移微分方程建立有限域中水下阵列爆炸气泡动力学特性的计算模型,解决现有的工程中水下阵列爆炸气泡运动特性和流场载荷的预测问题,达到快速预测有限流域中水下阵列爆炸气泡动力学特性的目的,为工程实践提供理论手段和技术支撑。
本发明授权一种用于有限流域中水下阵列爆炸气泡动力学特性的计算方法在权利要求书中公布了:1.一种用于有限流域中水下阵列爆炸气泡动力学特性的计算方法,其特征在于,所述用于有限流域中水下阵列爆炸气泡动力学特性的计算方法包括以下步骤: S1、输入水下阵列爆炸的初始参数,确定水下爆炸阵列的初始特征和环境条件; S2、基于阵列中每发炸药的当量和水深,确定水下爆炸气泡脉动的初始动力学条件; S3、基于一维气泡脉动和平移方程,根据所述水下爆炸阵列的初始特征和环境条件建立气泡阵列脉动和迁移方程组, 在S3中,基于自由场一维气泡脉动和平移方程,建立气泡阵列脉动和迁移方程组,自由场一维气泡脉动方程为基于波动方程的可压缩点源微分方程,气泡平移方程为气泡动量平衡方程的微分形式,其形式分别为: 其中c为水中声速,ρ为水的密度,R、和分别为气泡半径、气泡半径的一阶时间导数和二阶时间导数,P为当前时刻的气泡内压,u和分别为气泡的平移速度和加速度矢量,为气泡位置处的静水压力梯度,当气泡处于仅受重力作用的自由场中时,g为重力加速度矢量,Cd为拖曳力系数,当前时刻的气泡内压P按下式计算: 其中V0为初始时刻的气泡体积,V为计算时刻的气泡体积, 根据水下爆炸阵列特征建立气泡阵列脉动和迁移方程组,首先,气泡在流场中诱导的流体质点速度可按下式计算: 其中r为流场中任一点的位置矢量,从气泡位置指向流场;上式中下表d代表物理量为时间延迟量,即在t时刻流场中r处的扰动是由更早的t-|r|-RC时刻的气泡引起的,时间延迟量需要在计算过程中在时间轴上对t-|r|-RC时刻的物理量进行插值得到,t为当前时刻,S为气泡表面的焓,S=P-P∞ρ, 结合流体力学的伯努利方程即得到r处的流场动压力计算公式: 将气泡阵列中其它气泡看作若干个可压缩点源,其在所计算气泡处造成了压力扰动,通过叠加所计算气泡处的静水压力即可计入气泡阵列的影响,于是,由N个水下爆炸气泡构成的阵列中每一气泡都有一个独立的脉动和平移方程,构成了气泡阵列的脉动和迁移方程组分别为: 其中,下标i=1,2,…,N代表气泡阵列中每一个气泡的编号;piN代表第i个气泡在第N个气泡处诱导的流场压力,按照式8计算; S4、根据镜像理论修正有限域边界的影响,确定气泡阵列脉动和迁移方程组中的气泡表面焓的表达式; S5、对所述气泡脉动和迁移方程组进行时间推进,获得气泡阵列中各气泡的体积和位移时历曲线; S6、根据所获得的气泡阵列中每个气泡的体积时变过程,叠加求解流场压力,并对气泡特征参数和流场测点压力进行记录和后处理。
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