[发明专利]一种不同能量结构装药的水下爆炸载荷模型构造方法

权利要求书

1.一种不同能量结构装药的水下爆炸载荷模型构造方法，其特征在于，所述方法包括：

获取水下爆炸载荷曲线；

基于所述水下爆炸载荷曲线计算TNT装药的冲击波能和气泡能；

基于所述水下爆炸载荷曲线构建不同能量结构装药冲击波能和气泡能；

设其中，Y为不同能量结构装药气泡能，E_sh为不同能量结构装药冲击波能，Y′为TNT气泡能，E_s′_h为TNT冲击波能，A为不同能量结构装药气泡能与冲击波能的无量纲化比值，且1≤A2；

通过计算所述无量纲化比值下的冲击波能和气泡能，对衰减时间常数进行调试，获得各个无量纲化比值下的修正衰减时间常数；

根据所述修正衰减时间常数建立不同能量结构装药的水下爆炸载荷模型；

其中，基于所述水下爆炸载荷曲线构建不同能量结构装药气泡能，包括：

基于所述水下爆炸载荷曲线获取气泡半径和压力之间的关系式；根据所述关系式得到最大气泡半径；将所述最大气泡半径分别代入气泡内能和势能的计算公式中，所述气泡内能的表达式为：

其中，ρ为水的密度，g为重力加速度，z为气泡所处位置流体静压力的等效水深度，R_b为气泡半径；

所述气泡势能的表达式为：

其中，W为装药量，γ为比热比，k为常数，按国际标准单位，k＝1.359×10⁵，V(R_b)表示气泡半径为R_b时的气泡体积；

根据所述气泡内能和势能计算所述不同能量结构装药气泡能，表达式为：

其中，R_bmax为最大气泡半径，V(R_bmax)表示气泡半径为R_bmax时的气泡体积；

其中，基于所述水下爆炸载荷曲线构建不同能量结构装药冲击波能，包括：冲击波能表达式为：

其中，p(t)为所述水下爆炸载荷曲线，θ为冲击波衰减时间常数，ρ为水的密度，c为水的声速，R为距爆心的距离，E_sh为冲击波能。

2.根据权利要求1所述的不同能量结构装药的水下爆炸载荷模型构造方法，其特征在于，所述水下爆炸载荷曲线根据爆炸时的压力随时间变化所绘制，所述基于所述水下爆炸载荷曲线获取气泡半径和压力之间的关系式，包括：

已知距爆心R处测点的爆炸压力为p(t)，则有距气泡中心R处的流体速度为：

其中，c为水的声速，右端第一项为瞬时压力产生的速度项，第二项为滞后流项；

已知任意时刻t，所述气泡半径的表达式为：

则所述气泡半径和压力之间的关系式为：

3.根据权利要求1所述的不同能量结构装药的水下爆炸载荷模型构造方法，其特征在于，所述通过计算所述无量纲化比值下的冲击波能和气泡能，对衰减时间常数进行调试，包括：

设计不同能量结构装药质量、爆深、爆距和角度，装药质量从1kg到1000kg，爆深从5m到100m，爆距从5m到100m，角度从0度到90度；

根据设定的装药质量、爆深、爆距和角度进行大量的无量纲化比值计算，以此获得多个所述无量纲化比值下的衰减时间常数。

4.根据权利要求3所述的不同能量结构装药的水下爆炸载荷模型构造方法，其特征在于，所述获得各个无量纲化比值下的修正衰减时间常数，包括：

对所述衰减时间常数进行拟合获得修正衰减时间常数，当采用基于TNT装药的半经验水下爆炸载荷模型计算水下爆炸载荷曲线时：

若t≤2θ，则衰减时间常数为：

其中，R₀为药包初始半径，c为水的声速，R为距爆心的距离；

若t2θ，则修正后的衰减时间常数为：

其中，系数k_θ的表达式为：