【水下爆炸冲击波载荷中相似理论的重要应用价值】 冲击波治疗多少钱一次
摘要： 本文主要是在相似理论的基础上，用数值仿真实验的方法，对舰船结构遭受到水下爆炸冲击波荷载作用时的相似性问题进行研究和探讨。本文也主要对水下爆炸冲击波载荷中相似理论的应用进行重点分析，对其在实际应用中的价值做以阐述。
Abstract: Based on the similarity theory, this paper discusses and researches the similarity in underwater exploration loads by numerical simulation experiment. And it focuses on the application of scaling laws in underwater exploration loads, and presents its value in practical application.
关键词： 舰船；水下爆炸；相似理论；试验
Key words: ships；underwater explosion；similarity theory；test
中图分类号：E258 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）25-0295-02
0 引言
众所周知，水下爆炸的作用时间较短，且威力较大，爆炸对船舰造成的破坏极为严重。现在对舰船进行考核的最有效的方法就是实船进行水下爆炸冲击波荷载作用下动响应爆炸试验。但是试验所耗费的人力、物力和财力较大，所以具体到每一艘舰船的话，进行水下爆炸荷载作用动响应试验的费用就非常高的，无法做到对每一艘舰船进行试验。因此，本文主要对舰船进行缩比数值实验，通过将原型舰船与模拟舰船试验数据进行比对，验证了相似性理论在舰船水下爆炸冲击波荷载作用下的是可行的，具有重要的应用价值。
1 量纲分析法基础上的冲击波荷载相似理论
经实践证明，水下爆炸所释放的冲击波能量占爆炸总能量的百分之六十左右，冲击波荷载及船体机构耦合，都会对船体结构带来一定程度上的损坏。如果说冲击波荷载超出了规定的范围的话就会使得板架结构的形状出现变化，在严重的情况之下还会带来损坏。通常状态下是能够选取下面的公式来计算出水下爆炸冲击波的压力大小：
P（t）=P■×e-t/θ t<θ0.368θ/t θ
P■=k■■θ=■■■×10■ （2）
上式中，W表示药包的质量；k、A表示和**性质相关的参数；R表示爆炸距离。
冲击波能量密度可以根据式（3）进行求得：
E=κ×W■×■■ （3）
上式中，κ和γ分别表示经验系数，这两个参数的大小由**的性质决定，不同的**所对应的经验系数不同。
（4）式表示冲击波冲量：
I（t）=■P（t）dt （4）
下面注重讲的就是量纲分析方法来处理无限流场中水下爆炸问题。研究最终要达到的效果就是能够明确相似理论能不能够运用在水下爆炸冲击波荷载中。以下是需要计算的参数：cw表示耦合作用参数的水中声速，Pm表示冲击波特性中的冲击波超压，Pw表示流体密度， t表示特征时间，I表示比冲量，ρ0表示**特性中的**密度，V表示**包的体积，R表示舰船与**包的距离。以下公式（5）、（6）分别表示量纲矩阵和π矩阵：
ELT=1 0 1 1 0 1 0 0-4 3 -2 -2 1 -4 1 02 0 0 1 -1 2 0 1ρ■VP■Ic■ρ■Rt （5）
π■π■π■π■π■=1 0 0 0 0 -1 0 00 1 0 0 0 0 -3 00 0 1 0 0 -1 -2 20 0 0 1 0 -1 -2 10 0 0 0 1 0 -1 1ρ■VP■Ic■ρ■Rt （6）
对该舰船进行缩比实验时，假设缩比系数是λ，那么，根据实验数据对原型数据进行预测，其基础条件是试验模型和原型π矩阵的个系数数值是相同的，我们假设πi为原型数据，πie表示试验模型数据（e下标表示试验模型数据，以下同理），那么就有：
π1e=π1，π2e=π2，π3e=π3，π4e=π4，π5e=π5 （7）
此时，假设λρw为流体密度的相似系数，λρ0表示药包密度的相似系数，λV表示药包体积的相似系数，λR表示爆炸距离的相似系数，λPm表示冲击波压力的相似系数，λt表示特征时间的相似系数，λI表示冲击量的相似系数，λcw表示水中声速的相似系数。在进行数值仿真实验时，将**密度、流体密度与水中声速的大小取为相等值，那就可得：
λ■=■=1，λ■=■=1，λ■■=1
根据相似理论可知，因为舰船尺寸的缩比系数是λ，那么就有爆炸距离相似比：λ■=■=λ，根据（7）式可以得到：
λγ=λ3，λPm=1，λ1=λ，λi=λ （8）
根据以上推算可知，水下爆炸冲击波外载荷系统的各个相似系数可以表示为：
λpw=1、λρ0=1、λV=λ3、λR=λ、λPm=λ、λ1=λ、λcw=1 （9）
将λR=λ、λV=λ3代入（1）-（4）式中，假设原型的爆炸距离是R，初始冲击波压力峰值为Pm，时间衰减常数为θ，冲击波冲量为I，冲击波能量为E；试验模型的药包体积为Ve，爆炸距离为Re，冲击波压力峰值为Pme，时间衰减常数为θe，冲击波冲量为Ie，冲击波能量为Ee，那么由（1）-（4）式就可以得到：