第34卷第9期 2012年9月
术
靓船科学技
SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY 水下爆炸数值仿真吴国民，周心桃，肖汉林，段宏
（中国舰船研究设计中心，湖北武汉430064）
Vol.34,No.9 Sep.，2012
摘要：基于MSC.Dytran软件，通过一维球对称数值伤真模型，模拟了水下爆炸冲击波传递以及第一次气滤脉动过程，其计算结果与经验公式计算结果吻合较好，在此基础上讨论了网格刘分方式、网格密度以及计算区域大小对计算结果精度的影响。通过一维模型与三维模型数值计算结果的对比，论证了基于一维球对称数值仿真模型，通过Remap映射技术进行三维模型数值仿真的计算方法。该方法在保证计算精度的同时较大地提高了计算效率，具有较强的工程应用价值。
关键词：MSC.Dytran；水下爆炸；数值仿真；映射
中图分类号：E925.2
文献标识码：A
文章编号：16727649(2012)09002007
doi:10. 3404/j. issn. 1672 7649. 2012. 09. 004
Numerical simulation of underwater explosion WU Guo-min, ZHOU Xin-tao, XIAO Han-lin, DUAN Hong
(China Ship Development and Design Center,Wuhan 430064,China)
Abstract:Using the software MSC Dytran, the shock wave's spread and the first bubble's impulse in underwater explosion were simulated by 1-D spherical symmetry numerical model. The results of numerical simulation were agreeable with the ones of experimental formulations. The factors influencing on the calculation results were compared and analyzed, such as the method of meshing, density of mesh and the range of the numerical model. Through comparing the calculation results of 1-D model with the ones of 3-D model, the calculation method of translating 1-D spherical symmetry model into 3-D model by Remap was proved out. The above method improved the efficiency of numerical simulation, and also ensured the necessary precision, so it was significant to the actual engineering problems.
Key words:MSC, Dytran; underwater explosion; numerical simulation; Remap
0引言
舰艇在执行使命任务的过程中，会受到各种水下爆炸攻击，有水下远场爆炸、水下近场非接触爆炸以及水下接触爆炸等作用工况，因此，舰船抗水下爆炸性能是衡量其生命力的重要指标之一。在进行水下爆炸载荷作用下的舰艇抗爆抗冲击设计时，水下爆炸数值仿真是重要的技术手段之一，通常可利用大型的商用有限元软件进行建模计算，主要的软件有AUTODYN、ABAQUS、LS-DYNA以及MSC. Dytran，其中MSC.Dyiran因为与功能强大的前后处
理软件MSC.Patran无缝连接，建模便捷，同时基于任意拉格朗日-欧拉求解方法（ALE）具有强大的流固耦合求解功能，因而被广泛应用于水下爆炸数值仿真分析中(1-2)。国内外科研人员对于如何利用 MSC.Dytran进行水下爆炸冲击波传递以及气泡脉动过程数值仿真也开展了深人的研究，如张振华等利用该软件模拟了无限水域中球形药包的水下爆炸冲击波传递过程，并分析提出了通过修改水的状态方程参数提升冲击波压力，以有效降低计算单元数量和计算时间的方法"}；邓文斌等也对水下爆炸冲击波进行了数值仿真，并提出了优化计算文件节约计
收稿日期：2012-03-19；修回日期：2012-04-10
作者简介：吴国民（1980－），男，博士研究生，工程师，从事水面舰船结构抗爆抗冲击设计工作。万方数据