【技術實現步驟摘要】
本申請涉及爆炸，尤其是一種基于間斷迦流金法的水下爆炸氣泡運動預報方法。
技術介紹
1、隨著海洋安全問題的日益凸顯，世界各國競相研制高速度、大藥量、精確制導的先進水下武器，這些先進水下武器對水中艦船構成了極大威脅，因此研究先進水下武器的水下近場爆炸特性對水中艦船結構的毀傷破壞和安全防護設計具有重大意義。
2、對水下近場爆炸的研究課題中，對爆炸產生的沖擊波的傳播以及氣泡運動過程的預報一直是一項難題，目前常用的主要有如下幾種方法：
3、(1)應用最為廣泛的方法是邊界元方法(boundary?element?method，bem)，張阿漫教授團隊基于bem方法對近自由面、剛性壁面、彈性壁面等復雜邊界下的三維氣泡運動特性進行了廣泛的研究，給出氣泡運動特性與特征參數之間的關系，為氣泡載荷對艦船結構的毀傷奠定了基礎。然而邊界元方法在處理氣泡射流之后的貫穿問題，以及氣泡與復雜結構界面耦合作用時，需要對網格進行切割縫合，會降低求解精度且算法復雜。
4、(2)許多學者也采用基于歐拉表述的網格方法來對氣泡脈動演化進行研究，如liu等采用歐拉有限元方法(eulerian?finite?element?method，efem)研究了自由場水下爆炸氣泡脈動問題，但是歐拉表述的網格法需要額外的界面捕捉算法來實現對多相界面的追蹤。
5、(3)無網格光滑粒子動力學(smoothed?particle?hydrodynamics，sph)方法由于其拉格朗日特性，因此能自動追蹤復雜物質界面，并被許多學者應用到了水下爆炸
6、綜上所述，目前廣泛采用的各種模型在進行水下爆炸氣泡運動預報時都存在各自的缺陷，無法對水下爆炸氣泡運動早期沖擊波的傳播以及氣泡運動過程進行準確有效的預報。
技術實現思路
1、本申請針對上述問題及技術需求，提出了一種基于間斷迦流金法的水下爆炸氣泡運動預報方法，本申請的技術方案如下：
2、一種基于間斷迦流金法的水下爆炸氣泡運動預報方法，該水下爆炸氣泡運動預報方法包括：
3、將非定常黏性均勻兩相流歐拉方程中的粘性項和源項置0后乘以光滑函數ω(r)后在流體單元ω上積分，并對非定常黏性均勻兩相流歐拉方程中的通量引入散度理論構建得到系統控制方程；其中，r表示空間點的位置矢量；
4、利用k+1項基函數對非定常黏性均勻兩相流歐拉方程中的通量u和光滑函數ω(r)分別進行多項式擴展為φk是第k項基函數，ck是通量u的多項式擴展形式中與第k項基函數φk對應的系數，ωk是光滑函數ω(r)的多項式擴展形式中與第k項基函數φk對應的系數，k為整數參數；
5、將非定常黏性均勻兩相流歐拉方程中的通量u和光滑函數ω(r)的多項式擴展形式代入所述系統控制方程得到各個基函數對應的離散控制方程，將任意第k項基函數φk對應的離散控制方程改寫成偏微分方程得到系數ck的求解表達式；
6、將各個系數ck的求解表達式應用到通量u的多項式擴展形式中并代入非定常黏性均勻兩相流歐拉方程的半離散方程，求解得到非定常黏性均勻兩相流歐拉方程中的通量u的數值解；根據非定常黏性均勻兩相流歐拉方程中的通量在各個時間步的數值解指示的兩相流狀態預報水下爆炸氣泡運動。
7、本申請的有益技術效果是：
8、本申請公開了一種基于間斷迦流金法的水下爆炸氣泡運動預報方法，該方法基于非定常黏性均勻兩相流歐拉方程并引入間斷迦流金法進行運動預報，可以預報水下爆炸氣泡運動早期沖擊波的傳播以及氣泡運動過程，能夠實現水下近場爆炸過程的界面捕捉，為水下爆炸沖擊動力學和氣泡動力學特性的深入研究提供堅實的理論支撐。
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1.一種基于間斷迦流金法的水下爆炸氣泡運動預報方法，其特征在于，所述水下爆炸氣泡運動預報方法包括：
2.根據權利要求1所述的水下爆炸氣泡運動預報方法，其特征在于，
3.根據權利要求2所述的水下爆炸氣泡運動預報方法，其特征在于，單位質量流體的內能e是比內能，u是流體速度矢量且u·u＝u2+v2，所述水下爆炸氣泡運動預報方法還包括：
4.根據權利要求2所述的水下爆炸氣泡運動預報方法，其特征在于，得到第k項基函數對應的離散控制方程為：
5.根據權利要求4所述的水下爆炸氣泡運動預報方法，其特征在于，將第k項基函數對應的離散控制方程改寫成偏微分方程形式為：
6.根據權利要求2所述的水下爆炸氣泡運動預報方法，其特征在于，非定常黏性均勻兩相流歐拉方程的半離散方程為：
【技術特征摘要】
1.一種基于間斷迦流金法的水下爆炸氣泡運動預報方法，其特征在于，所述水下爆炸氣泡運動預報方法包括：
2.根據權利要求1所述的水下爆炸氣泡運動預報方法，其特征在于，
3.根據權利要求2所述的水下爆炸氣泡運動預報方法，其特征在于，單位質量流體的內能e是比內能，u是流體速度矢量且u·u＝u2+v2，所述水下爆炸氣泡運動預報方法還包括：
【專利技術屬性】
技術研發人員：余俊，張顯丕，王海坤，郝軼，楊靜，
申請(專利權)人：中國船舶科學研究中心，
類型：發明
國別省市：
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