[发明专利]基于梯度网格技术的水下远场爆炸冲击波仿真计算方法

权利要求书

1.一种基于梯度网格技术的水下远场爆炸冲击波仿真计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，确定起爆源类型、药量或爆轰能量、形状和爆距；

步骤2，建立包裹起爆源的细Euler网格；

步骤3，建立一定爆距下的远场水域粗Euler网格；

步骤4，分别赋予包裹起爆源的细Euler网格和一定爆距远场水域的粗Euler网格以相应的材料参数；

步骤5，设置水域边界条件，包括细Euler网格域和粗Euler网格域各自的边界条件；

步骤6，设置梯度网格命令并提交软件计算；

步骤7，提取一定爆距冲击波峰值压力，并与Cole水下爆炸533公式计算值进行比较；

步骤8，根据对比结果确定下一步的计算步骤：若仿真结果压力值与533公式计算值吻合较好，即两者相对差值在误差范围内，则进行步骤9；若仿真结果压力值与533公式计算值相对差值超出误差范围，则回到步骤3，调整远场水域的网格大小，再做计算，直至仿真结果压力值与533公式计算值吻合较好，再进行步骤9；

步骤9，完成仿真计算并得到该计算工况下一定爆距位置的冲击波压力值及其时程变化。

2.根据权利要求1所述的基于梯度网格技术的水下远场爆炸冲击波仿真计算方法，其特征在于，步骤1中，起爆源类型包括炸药装药和等效高压气团，若起爆源类型为炸药装药，则进一步确定药量；若起爆源类型为等效高压气团，则进一步确定爆轰能量。

3.根据权利要求1所述的基于梯度网格技术的水下远场爆炸冲击波仿真计算方法，其特征在于，步骤2具体包括以下子步骤：

(2.1)根据起爆源的形状和大小确定包裹该起爆源的Euler网格大小；

(2.2)根据Euler网格大小合理设置细网格尺寸；

(2.3)划分包裹起爆源的细网格；

所述子步骤(2.1)、(2.2)和(2.3)均采用具有几何建模和网格划分的有限元建模商业软件进行。

4.根据权利要求1所述的基于梯度网格技术的水下远场爆炸冲击波仿真计算方法，其特征在于，步骤3具体包括以下子步骤：

(3.1)根据远场爆距大小确定远场Euler水域大小；

(3.2)根据远场Euler水域大小合理设置粗网格尺寸；

(3.3)划分一定爆距下的远场水域粗网格；

所述子步骤(3.1)、(3.2)和(3.3)均采用具有几何建模和网格划分的有限元建模商业软件进行。

5.根据权利要求1所述的基于梯度网格技术的水下远场爆炸冲击波仿真计算方法，其特征在于，步骤4具体包括以下子步骤：

(4.1)定义所有的Euler单元为可多材料流动的Euler单元；

(4.2)对于所有的Euler网格，均定义为水的材料参数，并定义材料的优先级为最低级；

(4.3)对于包裹起爆源的细Euler网格，定义为起爆源的材料参数，并定义材料的优先级为最高级。

6.根据权利要求1所述的基于梯度网格技术的水下远场爆炸冲击波仿真计算方法，其特征在于，步骤5中水域边界条件包括无反射/透射边界条件、压力释放边界条件和刚性壁面/全反射边界条件。

7.根据权利要求1所述的基于梯度网格技术的水下远场爆炸冲击波仿真计算方法，其特征在于，步骤6中梯度网格命令为PARAM，GRADED-MESH，提交计算的软件为美国MSC公司的DYTRAN。

8.根据权利要求1所述的基于梯度网格技术的水下远场爆炸冲击波仿真计算方法，其特征在于，步骤7和步骤8中Cole的水下爆炸533公式表达式为p_m表示冲击波压力峰值，m_e表示等效TNT药量，R表示爆距大小。

9.根据权利要求1所述的基于梯度网格技术的水下远场爆炸冲击波仿真计算方法，其特征在于，步骤1中，起爆源形状包括球形、柱形和矩形；所述爆距大于等于10倍起爆源半径。

10.根据权利要求1所述的基于梯度网格技术的水下远场爆炸冲击波仿真计算方法，其特征在于，步骤2中整个细网格域的大小要大于起爆源尺寸，步骤3中整个粗网格域的大小要大于远场爆距值。