通道内水幕帘减弱冲击波强度问题的数值研究
舰船弹药库储存有多种武器弹药。当舰船遭遇导弹武器的袭击后，导弹战斗部爆炸释放出高温高压气体，产生强度很高的冲击波，在舰船的舱室通道内迅速传播推进。作用在武器弹药上的冲击波，部分被反射，部分对武器弹药产生冲击，致其爆炸。目前，由弹药爆炸所产生的冲击波的防护问题，有较多解决方法，例如大体积水方法、水幕隔离、沙土掩埋等。本文将对通道内水幕帘减弱冲击波强度的课题进行研究。 在实际情况中，水幕与冲击波相遇后，水幕中的液滴迅速被冲击波击碎成更小的液滴，降低了冲击波的峰值压力，且小液滴更利于降低冲击波的温度，部分小液滴被气化，从而达到了减弱冲击波强度的目的。减弱后强度很小的冲击波继续向前传播，无论是作用在舰船设备还是武器上，其破坏能力都被大大降低。如果减弱程度很高，则足以避免导弹战斗部及推进剂被引爆，极大程度上提高了舰船的安全性和战斗能力。 本文应用FLUENT软件，采用DPM离散相喷雾模型对冲击波与水幕帘相互作用的规律进行研究，探讨了水幕帘弱化冲击波强度的影响因素。论文首先对舱室内水平通道水幕帘与平面冲击波（Ma=4,5,6）的相互作用进行了数值模拟。结果表明，冲击波马赫数越大，相同流量水幕帘对冲击波的温度、压力和速度的弱化效果越明显。然后对三种不同工况下受限通道内内爆冲击波与水幕帘的相互作用进行了模拟研究。研究发现，相同内爆中心压力工况下，喷嘴流量越大，对内爆冲击波的弱化效果越明显；相同喷雾流量工况下，内爆中心压力越大，冲击波弱化效果越明显；相同内爆中心压力和相同喷雾浓度工况下，喷嘴位置距爆炸中心越近，弱化效果越明显。论文通过对典型工况的数值模拟研究舰船舱室通道内爆炸冲击波的防护问题，对舰船安全设施的设计具有一定的指导作用。
舰船安全;爆炸冲击波;数值模拟;水幕帘;弱化效果
哈尔滨工程大学
硕士
热能工程
王革
2014
中文
U674.703.5
81
2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）