近自由面水下爆炸气泡的运动规律研究

张阿漫; 姚熊亮

doi:10.7498/aps.57.339

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近自由面水下爆炸气泡的运动规律研究

张阿漫 , 姚熊亮

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唯象论的经典领域

近自由面水下爆炸气泡的运动规律研究

张阿漫, 姚熊亮

物理学报, 2008, 57(1): 339-353.

doi: 10.7498/aps.57.339

The law of the underwater explosion bubble motion near free surface

Zhang A-Man, Yao Xiong-Liang

Acta Phys. Sin., 2008, 57(1): 339-353.

doi: 10.7498/aps.57.339

摘要
基于边界积分法建立水下爆炸气泡与自由面耦合数值模型；并开发相应的计算程序，计算值与实验值符合较好.从气泡与自由面相互作用的基本现象入手，运用开发的程序系统地研究了近自由面水下爆炸气泡的动态特性，包括近自由面气泡的环状回弹及自由面的水冢现象；研究距离参数、浮力参数以及强度参数等特征参数与自由面Bjerknes效应之间的关系，总结相关规律，近自由面气泡的动态特性与这些特征参数有密切的关系.并在研究过程中，讨论了基于Kelvin-impulse理论的Blake准则的适用范围，并解释了Blake准则的失效的原因.

关键词:
气泡 /

自由面 /

环状 /

水冢
Abstract
The numerical model of underwater explosion bubble coupling with free surface is created based on boundary integral method and the corresponding program is exploited to get the calculated result which presents satisfactory precision with experiment data. From the basic phenomenon of the interaction between bubble and free surface, the dynamic behavior of bubble near free surface is studied systematically employing the exploited program including the ring rebound of bubble near free surface and spike of free surface as well as the relation between distance parameter buoyancy parameter strength parameter and Bjerknes effect near free surface to summarize relative laws that the dynamic behavior near free surface has close relation with these characteristic parameters. In the process of study, scope of applicability of Blake rule on the basis of Kelvin_impulse theory is discussed and the reason for inactivation of Blake rule is interpreted to present references to research on dynamic behavior of underwater explosion bubble near free surface.

Keywords:
bubble /

free surface /

ring /

spike of free surface
作者及机构信息
张阿漫,

姚熊亮

1.
哈尔滨工程大学船舶工程学院，哈尔滨 150001

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：50779007)资助的课题.
Authors and contacts
Zhang A-Man,

Yao Xiong-Liang

1.
哈尔滨工程大学船舶工程学院，哈尔滨 150001
参考文献

施引文献

[1]	赵昶, 纪献兵, 杨聿昊, 孟宇航, 徐进良, 彭家略. Janus颗粒撞击气泡的行为特征. 物理学报, 2022, 71(21): 214701. doi: 10.7498/aps.71.20220632
[2]	张陶然, 莫润阳, 胡静, 陈时, 王成会, 郭建中. 弹性介质包围的球形液体腔中气泡和粒子的相互作用. 物理学报, 2020, 69(23): 234301. doi: 10.7498/aps.69.20200764
[3]	郑监, 张舵, 蒋邦海, 卢芳云. 气泡与自由液面相互作用形成水射流的机理研究. 物理学报, 2017, 66(4): 044702. doi: 10.7498/aps.66.044702
[4]	周楠, 陈硕. 带自由面流体的多体耗散粒子动力学模拟. 物理学报, 2014, 63(8): 084701. doi: 10.7498/aps.63.084701
[5]	王树山, 李梅, 马峰. 爆炸气泡与自由水面相互作用动力学研究. 物理学报, 2014, 63(19): 194703. doi: 10.7498/aps.63.194703
[6]	李帅, 张阿漫. 上浮气泡在壁面处的弹跳特性研究. 物理学报, 2014, 63(5): 054705. doi: 10.7498/aps.63.054705
[7]	刘云龙, 张阿漫, 王诗平, 田昭丽. 基于边界元法的近平板圆孔气泡动力学行为研究. 物理学报, 2013, 62(14): 144703. doi: 10.7498/aps.62.144703
[8]	梁善勇, 王江安, 宗思光, 吴荣华, 马治国, 王晓宇, 王乐东. 基于多重散射强度和偏振特征的舰船尾流气泡激光探测方法. 物理学报, 2013, 62(6): 060704. doi: 10.7498/aps.62.060704
[9]	王诗平, 张阿漫, 刘云龙, 吴超. 圆形破口附近气泡动态特性实验研究. 物理学报, 2013, 62(6): 064703. doi: 10.7498/aps.62.064703
[10]	张阿漫, 肖巍, 王诗平, 程潇欧. 不同沙粒底面下气泡脉动特性实验研究. 物理学报, 2013, 62(1): 014703. doi: 10.7498/aps.62.014703
[11]	倪宝玉, 李帅, 张阿漫. 气泡在自由液面破碎后的射流断裂现象研究. 物理学报, 2013, 62(12): 124704. doi: 10.7498/aps.62.124704
[12]	李帅, 张阿漫, 王诗平. 气泡引起的皇冠型水冢实验与数值研究. 物理学报, 2013, 62(19): 194703. doi: 10.7498/aps.62.194703
[13]	刘云龙, 汪玉, 张阿漫. 有倾角的竖直壁面附近气泡与自由面相互作用研究. 物理学报, 2013, 62(21): 214703. doi: 10.7498/aps.62.214703
[14]	刘云龙, 张阿漫, 王诗平, 田昭丽. 基于边界元法的气泡同波浪相互作用研究. 物理学报, 2012, 61(22): 224702. doi: 10.7498/aps.61.224702
[15]	吴伟, 孙东科, 戴挺, 朱鸣芳. 枝晶生长和气泡形成的数值模拟. 物理学报, 2012, 61(15): 150501. doi: 10.7498/aps.61.150501
[16]	张阿漫, 王超, 王诗平, 程晓达. 气泡与自由液面相互作用的实验研究. 物理学报, 2012, 61(8): 084701. doi: 10.7498/aps.61.084701
[17]	王诗平, 张阿漫, 刘云龙, 姚熊亮. 气泡与弹性膜的耦合效应数值模拟. 物理学报, 2011, 60(5): 054702. doi: 10.7498/aps.60.054702
[18]	蒋丹, 李松晶, 包钢. 采用遗传算法对压力脉动过程中气泡模型参数的辨识. 物理学报, 2008, 57(8): 5072-5080. doi: 10.7498/aps.57.5072
[19]	张阿漫, 姚熊亮. 近壁面气泡的运动规律研究. 物理学报, 2008, 57(3): 1662-1671. doi: 10.7498/aps.57.1662
[20]	张华伟, 李言祥. 金属熔体中气泡形核的理论分析. 物理学报, 2007, 56(8): 4864-4871. doi: 10.7498/aps.56.4864

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物理学报. 2008, 57(1): 339-353.

doi: 10.7498/aps.57.339.

唯象论的经典领域

近自由面水下爆炸气泡的运动规律研究

1. 哈尔滨工程大学船舶工程学院，哈尔滨 150001

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：50779007)资助的课题.

收稿日期: 2007-03-16
修回日期: 2007-07-31
刊出日期: 2008-01-15

摘要: 基于边界积分法建立水下爆炸气泡与自由面耦合数值模型；并开发相应的计算程序，计算值与实验值符合较好.从气泡与自由面相互作用的基本现象入手，运用开发的程序系统地研究了近自由面水下爆炸气泡的动态特性，包括近自由面气泡的环状回弹及自由面的水冢现象；研究距离参数、浮力参数以及强度参数等特征参数与自由面Bjerknes效应之间的关系，总结相关规律，近自由面气泡的动态特性与这些特征参数有密切的关系.并在研究过程中，讨论了基于Kelvin-impulse理论的Blake准则的适用范围，并解释了Blake准则的失效的原因.

关键词:

气泡 /
自由面 /
环状 /
水冢

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