氣泡毀傷動(dòng)力學(xué)

目錄
序言
前言
第一部分　概述
第1章　水下爆炸現(xiàn)象和結(jié)構(gòu)毀傷效應(yīng) 3
1.1　水下爆炸的物理現(xiàn)象 3
1.1.1　沖擊波 4
1.1.2　氣泡脈動(dòng)和遷移 5
1.2　氣泡毀傷 7
1.2.1　排水量和炸藥的關(guān)系 7
1.2.2　空中打擊與水下打擊 8
1.2.3　接觸爆炸轉(zhuǎn)向非接觸爆炸毀傷模式 10
1.2.4　氣泡毀傷模式 13
1.3　研究簡述 14
1.3.1　氣泡動(dòng)力學(xué) 14
1.3.2　氣泡載荷作用下船體梁的總體響應(yīng) 15
1.3.3　氣泡作用下三維結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng) 15
1.4　本書的主要內(nèi)容.16
第二部分：球形氣泡毀傷
第2章　球形氣泡動(dòng)力學(xué) 19
2.1 球形氣泡動(dòng)力學(xué)理論 19
2.1.1　基本假設(shè) 19
2.1.2　簡單球形氣泡模型 19
2.1.3　氣泡在重力作用下的運(yùn)動(dòng).22
2.1.4　自由表面效應(yīng) 24
2.1.5　氣泡阻力 25
2.1.6　球形氣泡數(shù)值求解方法.26
2.2　氣泡的數(shù)值計(jì)算與驗(yàn)證 28
2.2.1　氣泡遷移效應(yīng)和自由表面效應(yīng)對氣泡特性的影響.28
2.2.2　氣泡的運(yùn)動(dòng)特征分析 .34
2.2.3　氣泡周期與*大半徑的驗(yàn)證 35
2.3　本章小結(jié) 36
附錄A　另一種簡單球形氣泡模型 37
第3章　球形氣泡載荷作用下船體的剛體和彈性響應(yīng)　39
3.1　船體梁總體響應(yīng)理論　39
3.2　算例分析1：A船　45
3.2.1　實(shí)船模型介紹45
3.2.2　船體梁的位移和彎矩時(shí)程響應(yīng)特征　47
3.2.3　氣泡載荷引起的船體梁的共振響應(yīng)　50
3.3　算例分析2：B船　56
3.3.1　實(shí)船模型介紹　56
3.3.2　船體梁的位移和彎矩時(shí)程響應(yīng)特征　57
3.3.3　剛體運(yùn)動(dòng)對船體梁的鞭狀振動(dòng)的影響　58
3.4　本章小結(jié)　60
第4章　球形氣泡載荷作用下船體梁的水彈塑性分析　61
4.1　船體梁的水彈塑性響應(yīng)理論　61
4.1.1　運(yùn)動(dòng)第一階段：彈性變形與剛體運(yùn)動(dòng)　62
4.1.2　運(yùn)動(dòng)第二階段：塑性變形與剛體運(yùn)動(dòng)　63
4.1.3　運(yùn)動(dòng)第三階段：彈性變形與剛體運(yùn)動(dòng)　67
4.2　算例分析　67
4.2.1　塑性變形開始的位置和時(shí)間分析　67
4.2.2　船體梁的水彈塑性響應(yīng)分析　69
4.3　本章小結(jié)　73
第5章　球形氣泡載荷作用下三維全船結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)　75
5.1　全船結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的流體-結(jié)構(gòu)耦合理論　76
5.1.1　結(jié)構(gòu)響應(yīng)方程　76
5.1.2　流體表面方程　82
5.1.3　流體結(jié)構(gòu)耦合方法　87
5.1.4　求解方法　88
5.2　計(jì)算流程　89
5.3　計(jì)算模型與外載荷輸入　91
5.3.1　三維實(shí)船模型介紹　91
5.3.2　氣泡載荷　93
5.4　船體結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)　93
5.4.1　船體結(jié)構(gòu)的垂向響應(yīng)　94
5.4.2　船體結(jié)構(gòu)的橫向響應(yīng)　101
5.4.3　船體結(jié)構(gòu)的縱向響應(yīng)　103
5.5　本章小結(jié)　105
附錄　B　雙漸近近似法　105
第三部分：非球形氣泡毀傷
第　6　章　變拓?fù)溥吔绶e分法　113
6.1　非球形氣泡動(dòng)力學(xué)模型　113
6.1.1　控制方程與邊界條件　113
6.1.2　氣泡狀態(tài)方程和運(yùn)動(dòng)方程　114
6.1.3　邊界條件的無量綱化　115
6.2　控制方程離散及其求解方法　117
6.2.1　控制方程的積分表達(dá)式　117
6.2.2　網(wǎng)格構(gòu)造和形函數(shù)的選取　119
6.2.3　單元法向和雅可比函數(shù)的計(jì)算　123
6.2.4　積分方程的離散　124
6.2.5　核函數(shù)的計(jì)算　127
6.3　離散表面的數(shù)值求解問題　130
6.3.1　節(jié)點(diǎn)速度和法向矢量的求解　130
6.3.2　時(shí)間步的推進(jìn)　134
6.3.3　光順?biāo)惴ǖ挠懻摗?35
6.3.4　彈性網(wǎng)格算法　139
6.3.5　多連通區(qū)域處理　141
6.4　數(shù)值計(jì)算流程　146
6.5　本章小結(jié)　147
第　7　章　變拓?fù)溥吔绶e分法的驗(yàn)證與實(shí)證　148
7.1　Lawson　氣泡試驗(yàn)的對比　148
7.2　Rayleigh　氣泡模型的對比　149
7.3　重力場中氣泡的運(yùn)動(dòng)對比　150
7.4　方板上方氣泡的運(yùn)動(dòng)對比　154
7.5　電火花氣泡的運(yùn)動(dòng)對比　156
7.6　軸對稱模型對比.157
7.7　壓力場的對比　158
7.8　本章小結(jié)　159
第8章　近自由表面的氣泡動(dòng)力學(xué)　160
8.1　非封閉網(wǎng)格中的系數(shù)陣對角元處理　160
8.2　液面網(wǎng)格的形成和計(jì)算效率的提高　164
8.3　物理參量的計(jì)算　166
8.4　單個(gè)非球形氣泡和自由液面的大變形運(yùn)動(dòng)　167
8.4.1　算例1：較大自由液面和氣泡間距　168
8.4.2　算例2：較小自由液面和氣泡間距　170
8.4.3　算例3：浮力參量為δ=0:7　174
8.4.4　算例4：浮力參量為δ=0:8　175
8.4.5　算例5：氣泡在淺水中的運(yùn)動(dòng)(ζ=1:0)　178
8.4.6　算例6：氣泡在淺水中的運(yùn)動(dòng)(ζ=0:7)　179
8.5　本章小結(jié)　180
第9章　近固壁氣泡動(dòng)力學(xué)　181
9.1　流固耦合數(shù)值算法　181
9.2　弱奇異積分的改進(jìn)　185
9.3　非球形氣泡在平板結(jié)構(gòu)周圍的演化　190
9.3.1　無重力作用下單個(gè)氣泡在平板上方的演化　190
9.3.2　無重力作用下不同初始位置對氣泡演變的影響　194
9.3.3　重力作用下氣泡演變　197
9.4　非球形氣泡在半限制性空間的演化　200
9.4.1　無重力作用下兩平行平板之間氣泡演變　200
9.4.2　重力作用下兩平行平板之間氣泡演變　201
9.4.3　兩平行板之間多個(gè)氣泡演變　203
9.4.4　曲壁面周圍非球形氣泡演變　205
9.5　本章小結(jié)　210
第　10　章　氣泡-結(jié)構(gòu)耦合動(dòng)力學(xué)　212
10.1　非球形氣泡和三維剛體耦合動(dòng)力學(xué)　212
10.2　六自由度運(yùn)動(dòng)方程求解　212
10.3　非球形氣泡和三維結(jié)構(gòu)的耦合動(dòng)力學(xué)　216
10.3.1　三維結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程.216
10.3.2　Wilson-μ法　216
10.4　數(shù)值例子　219
10.4.1　氣泡-球形結(jié)構(gòu)耦合　219
10.4.2　兩個(gè)氣泡-圓柱結(jié)構(gòu)的耦合　223
10.4.3　氣泡-橢球結(jié)構(gòu)耦合　226
10.5　本章小結(jié)　232
附錄C　旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換　233
參考文獻(xiàn)　237