田昭丽， 刘云龙， 高利峰

(1.哈尔滨工程大学，哈尔滨　150001; 2 武汉第二船舶设计研究所，武汉　430205;3. 上海外高桥造船海洋工程设计有限公司，上海　200137)



圆形舭部附近气泡与自由面非线性耦合研究

田昭丽1,2， 刘云龙1， 高利峰3

(1.哈尔滨工程大学，哈尔滨150001; 2 武汉第二船舶设计研究所，武汉430205;3. 上海外高桥造船海洋工程设计有限公司，上海200137)

摘要：用气泡动力学边界元模型分析圆形舭部附近气泡与自由面非线性耦合作用。基于不可压缩势流理论建立水下爆炸气泡动力学数值模型；针对自由面与壁面交界点须同时满足壁面边界条件、自由面边界条件的过约束问题，采用节点拆分方法结合交界处约束条件对传统数值模型进行改进；用所建数值模型对已有研究成果进行拓展，分析攻角、爆距对气泡与自由面动态特性影响规律，初步讨论浮力影响，以期为舰船抗冲击设计、研究提供参考。

关键词：水下爆炸；气泡动力学；圆形舭部；自由面；边界元

水下爆炸气泡在不同边界附近运动特性复杂。对单一边界附近气泡运动已有深入研究：如气泡在自由面附近运动时膨胀阶段被自由面吸引，而收缩阶段被击退，并在自由面产生水冢[1-4]；在壁面附近运动时特性则相反[5-7]。同时研究壁面、自由面对附近气泡运动影响较少。Klaseboer等[8]用镜像法模拟线性化自由面、水面船舶附近气泡运动，但只适用水较深、自由面影响较弱情况。初文华等[9]用电火花气泡实验对此问题进行分析，发现自由面与壁面交界处产生明显的非线性耦合现象。……