氣泡毀傷動力學

目錄
序言
前言
第一部分　概述
第1章　水下爆炸現(xiàn)象和結構毀傷效應 3
1.1　水下爆炸的物理現(xiàn)象 3
1.1.1　沖擊波 4
1.1.2　氣泡脈動和遷移 5
1.2　氣泡毀傷 7
1.2.1　排水量和炸藥的關系 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　氣泡動力學 14
1.3.2　氣泡載荷作用下船體梁的總體響應 15
1.3.3　氣泡作用下三維結構的動態(tài)響應 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　球形氣泡動力學 19
2.1 球形氣泡動力學理論 19
2.1.1　基本假設 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動.22
2.1.4　自由表面效應 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)值計算與驗證 28
2.2.1　氣泡遷移效應和自由表面效應對氣泡特性的影響.28
2.2.2　氣泡的運動特征分析 .34
2.2.3　氣泡周期與*大半徑的驗證 35
2.3　本章小結 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　39
3.1　船體梁總體響應理論　39
3.2　算例分析1：A船　45
3.2.1　實船模型介紹45
3.2.2　船體梁的位移和彎矩時程響應特征　47
3.2.3　氣泡載荷引起的船體梁的共振響應　50
3.3　算例分析2：B船　56
3.3.1　實船模型介紹　56
3.3.2　船體梁的位移和彎矩時程響應特征　57
3.3.3　剛體運動對船體梁的鞭狀振動的影響　58
3.4　本章小結　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理論　61
4.1.1　運動第一階段：彈性變形與剛體運動　62
4.1.2　運動第二階段：塑性變形與剛體運動　63
4.1.3　運動第三階段：彈性變形與剛體運動　67
4.2　算例分析　67
4.2.1　塑性變形開始的位置和時間分析　67
4.2.2　船體梁的水彈塑性響應分析　69
4.3　本章小結　73
第5章　球形氣泡載荷作用下三維全船結構的動態(tài)響應　75
5.1　全船結構動態(tài)響應的流體-結構耦合理論　76
5.1.1　結構響應方程　76
5.1.2　流體表面方程　82
5.1.3　流體結構耦合方法　87
5.1.4　求解方法　88
5.2　計算流程　89
5.3　計算模型與外載荷輸入　91
5.3.1　三維實船模型介紹　91
5.3.2　氣泡載荷　93
5.4　船體結構動態(tài)響應　93
5.4.1　船體結構的垂向響應　94
5.4.2　船體結構的橫向響應　101
5.4.3　船體結構的縱向響應　103
5.5　本章小結　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　變拓撲邊界積分法　113
6.1　非球形氣泡動力學模型　113
6.1.1　控制方程與邊界條件　113
6.1.2　氣泡狀態(tài)方程和運動方程　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式　117
6.2.2　網(wǎng)格構造和形函數(shù)的選取　119
6.2.3　單元法向和雅可比函數(shù)的計算　123
6.2.4　積分方程的離散　124
6.2.5　核函數(shù)的計算　127
6.3　離散表面的數(shù)值求解問題　130
6.3.1　節(jié)點速度和法向矢量的求解　130
6.3.2　時間步的推進　134
6.3.3　光順算法的討論　135
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)值計算流程　146
6.5　本章小結　147
第　7　章　變拓撲邊界積分法的驗證與實證　148
7.1　Lawson　氣泡試驗的對比　148
7.2　Rayleigh　氣泡模型的對比　149
7.3　重力場中氣泡的運動對比　150
7.4　方板上方氣泡的運動對比　154
7.5　電火花氣泡的運動對比　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　159
第8章　近自由表面的氣泡動力學　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)格的形成和計算效率的提高　164
8.3　物理參量的計算　166
8.4　單個非球形氣泡和自由液面的大變形運動　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：氣泡在淺水中的運動(ζ=1:0)　178
8.4.6　算例6：氣泡在淺水中的運動(ζ=0:7)　179
8.5　本章小結　180
第9章　近固壁氣泡動力學　181
9.1　流固耦合數(shù)值算法　181
9.2　弱奇異積分的改進　185
9.3　非球形氣泡在平板結構周圍的演化　190
9.3.1　無重力作用下單個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　210
第　10　章　氣泡-結構耦合動力學　212
10.1　非球形氣泡和三維剛體耦合動力學　212
10.2　六自由度運動方程求解　212
10.3　非球形氣泡和三維結構的耦合動力學　216
10.3.1　三維結構動力學方程.216
10.3.2　Wilson-μ法　216
10.4　數(shù)值例子　219
10.4.1　氣泡-球形結構耦合　219
10.4.2　兩個氣泡-圓柱結構的耦合　223
10.4.3　氣泡-橢球結構耦合　226
10.5　本章小結　232
附錄C　旋轉(zhuǎn)坐標系的變換　233
參考文獻　237