单壳体潜艇在气泡脉动载荷作用下的响应规律研究

岳永威; 王超; 朱枫; 王奂钧

doi:10.3969/j.issn.1673-3185.2012.02.008

单壳体潜艇在气泡脉动载荷作用下的响应规律研究

哈尔滨工程大学船舶工程学院.黑龙江哈尔滨150001

基金项目: 国家自然科学基金项目(50939002，50809018)

详细信息

作者简介:
岳永威(1987-)，男，硕士研究生。研究方向：舰船总体与系统。

通讯作者:
岳永威

中图分类号: U661.4
计量
- 文章访问数: 362
- HTML全文浏览量: 72
- PDF下载量: 1685
出版历程
- 收稿日期: 2011-06-01
- 修回日期: 2011-10-07
- 录用日期: 2012-04-19
- 刊出日期: 2012-04-25

Response Regularity of Single-Hull SubmarineSubject to the Bubble Pulsation Load

School of Shipbuilding Engineering,Harbin Engineering University,Harbin 150001,China

More Information

Corresponding author:
Yue Yongwei: YUE Yongwei

单壳体潜艇在气泡脉动载荷作用下的响应规律研究岳永威，采用知识共享署名4.0国际许可协议进行许可。

摘要

摘要: 基于Geers与Hunter提出的自由场气泡脉动载荷计算方法，利用开尔文冲量法分析气泡自由场假设成立的条件．并将简单结构的计算结果同试验值进行对比，验证了所用算法的有效性。通过对简化的单壳体潜艇结构在不同气泡工况下响应的求解分析，得出如下结论：当气泡与边界距离大于其半径的3倍时，可忽略结构对气泡运动的影响：声固耦合法可有效求解结构在气泡脉动下的响应：在低频气泡脉动载荷激励下，结构的一阶及三阶垂向运动被激起．且以一阶运动为主：结构一阶垂向湿频率与气泡脉动的频率相差一定时，结构频率与其鞭状运动幅度呈负相关趋势：当气泡脉动频率与结构湿频率接近时，结构的响应出现峰值。
- Geers与Hunter模型 /
- 气泡脉动 /
- 水下爆炸 /
- 结构振动 /
- 潜艇
Abstract: Based on the Geers and Hunter S Method of the bubble pulsation load in free field，the condition of free-field assumption was analyzed in this paper through the Kelvin Impulse Method.And the comparison of calculated results with the experimental data was carried out which indicated the validity of the algorithm.Analysis of different bubble responses of the simplified single-hull submarine structure shows that：when the distance between bubble and the structure is three times greater than bubble radius， the impact of structure to the bubble can be ignored；the response of structure subject to bubble pulsation can be solved effectively by the vibro-acoustic coupling method；under the low-frequency bubble pulsation load，the first-order and third-order vertical movement of the structure is aroused with the former as main style；when the first-order wet frequency of the structure differs from that of bubble pulsation with constant value，the trend of negative correlation is presented between the structure frequency and whip-like amplitude；when the frequency of bubble pulsation is close to the wet frequency of the structure，the peak of structure response appears.
- Geers and Hunter Model /
- bubble pulsation /
- underwater explosion /
- structural vibration /
- Sllbmarin

HTML全文

参考文献(13)

[1]	朱锡，牟金磊．王恒．等．水下爆炸载荷作用下加筋板的毁伤模式[J]．爆炸与冲击，2010，30（3）：225-231． ZHU X，MU J L，WANG H，et a1．Damage modes of stiifened plates subjected to underwater explosion load[J]．Explosion and Shock Wayes，2010，30（3）：225-231．
[2]	汪俊．刘建湖，李玉节．加筋圆柱壳水下爆炸动响应数值模拟[J]．船舶力学，2006，10（2）：126-137． WANG J，LIU J H，LI Y J，et a1．Numerical simulation of dynamic response of ring--stiffened cylindrical shell sub-jected to underwater explosions[J]．Journal of Ship Me chanics，2006，10（2）：126-137．
[3]	宗智．何亮，孙龙泉．水下爆炸气泡对水面舰船载荷的数值研究[J]．船舶力学，2008，12（5）：733-739． ZONG Z，HE L，SUN L Q．Numerical study of loading on the surface ship near an underwater explosion bubble J]． Journal of Ship Mechanics，2008，12（5）：733-739．
[4]	张振华，王乘，朱锡，等．潜艇艇体结构在水下爆炸冲击载荷作用下损伤研究[J]．振动与冲击，2005，（24）5：8185.
[5]	许维军，姚熊亮，梁德利．水下爆炸冲击载荷作用下潜艇冲击环境仿真研究[J]．哈尔滨工程大学学报，2006，27 （3）：372-376． XU W J，YAO X L．UANG D L．Research on simulation of underwater shock environment of submarine subjected to underwater explosion impact loads[J]．Journal of Harbin Engineering University，2006，27（3）：372-376.
[6]	姚熊亮，刘东岳，张阿漫，等．潜艇结构水下爆炸动态响应仿真研究[J]．哈尔滨工程大学学报，2008，29（9）：902906． YAO X L，LIU D Y ，ZHANG A M ，et a1．Simulating the dynamic response of submarine structures subjected to anderwater explosions[J]．Journal of Harbin Engineering University，2008，29（9）：902-906.
[7]	张阿漫，王诗平，白兆宏，等．不同环境下气泡脉动特性实验研究[J]．力学学报，2011，43（1）：71-83 ZHANG A M ，WANG S P，BAI Z H，et a1．Experimental study on bubble pulse features under different circumstances [J J．Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics，201l，43（1）：71-83 [8] 张阿漫，姚熊亮．近自由面水下爆炸气泡的运动规律研究[J]．物理学报，2008，57（1）：339-353． ZHANG A M，YAO X L．The law of the underw ater explosion bubble motion near free surface[J]．Acta Physica Sinica，2008，57（1）：339-353.
[8]	GEERS T L，HUNTER K S．An integrated wave-effects model for an underwater explosion bubble[J 1．Journal of the Acoustical Society of America，2002，11 1（4）：15841601.
[9]	YAKIMOV Y L．Forces acting on a small body in a flowing incompressible liquid and equations of motion of a two phase medium[J1．Fluid Dynamics，1973，8（3）：411-418.
[10]	VOINOV O V．Force acting on a sphere in an inhomoge aeous flow of an ideal incompressible fluid[J]．Journal of Applied Mechanics and Technical Physics，1973，14（4）： 592-594.
[11]	BLAKE J R，GIBSON D C．Growth and collapse of a vapour cavity neat a free surface[J]．Journal of Fluid Mechanics，1981，111：123-140.
[12]	曾令玉．水下爆炸载荷作用下舰船总体毁伤评估方法研究[D]．哈尔滨：哈尔滨工程大学．2010.
[13]	李海涛，朱锡，赵小龙，等．箱形梁在水下近距非接触爆炸作用下的整体毁伤研究[J]．振动与冲击，2010，29（3）： 158-161，184．