基于表面波形获取水底压力的计算方法及其实验验证

为获取水面波形与水底压力的对应关系,提出基于表面波形获取水底压力的计算方法,建立表面波形和水底压力变化的测量系统.对水面波形测量结果,采用傅里叶级数展开法计算其系数,通过线性叠加法反演重构原来水面波形.根据有限水深色散关系计算不同频率组成波的波数,进一步计算出非规则波、船舶兴波以及船舶在波浪中航行时的水面波形在水底引起的压力变化.仿真结果表明,理论计算与实验结果吻合较好.     

装药水下沉底爆炸压力场特性研究

对水下爆炸冲击波进行了概述,分析了影响冲击波传播的因素和球形装药中心起爆时出现驼峰的原因.利用AutoDyn软件对装药在自由场与沉底爆炸二种工况的压力场特性进行了数值模拟,计算中采用透射边界条件代替压力流出边界条件和提高能量守恒误差容许值的办法.仿真结果表明,装药自由场爆炸中,冲击波传播没有方向性;在装药沉底爆炸时,冲击波存在明显的水底反射效应,水底反射对药包上方范围起到增强作用,而对水底附近起削弱作用,当测点与水平夹角大于60°时,冲击波压力峰值增加到一个相对稳定值.     

椭圆余弦波对薄物体的透射与反射的解析研究

应用渐近匹配法得到椭圆余弦波在二维薄浮体上透射与反射的解析解,给出了透射波波高和相位变化的规律以及反射波的特性,并探讨了浮体与水底间间隙及波长对椭圆余弦波透射与反射的影响.     

脉冲爆轰推进装置中波过程的实验研究与分析

研究了脉冲爆轰推进装置(PDE)中各种波的过程与相互作用,包括爆轰波的建立与传播、爆轰波后的Tay-lor稀疏波以及因开口处气流膨胀产生的反射稀疏波等.在实验中引入了预燃腔从而实现了氢气/空气混合气体的快速起爆.针对实验结果,采用CJ理论以及不带化学反应的多组分Euler方程对整个PDE装置的波运动过程进行了分析,其结果显示出口端反射稀疏波足以排出爆轰管内的爆轰产物,使爆轰管内的压力降低到较低的水平.最后给出了一定燃料/氧化剂的混合气体和初始压力下估算该PDE的推力性能以及最大可能的工作频率的方法.     

基于S面控制的无反射造波系统

基于S面控制算法给出了一种新颖的无反射造波策略.采用交流伺服控制技术,设计了单轴无反射造波机控制硬件系统,根据无反射造波控制算法与所用硬件产品的特性,编写了无反射造波控制软件.在简易水槽中进行了规则波的普通造波与无反射造波试验,并与以往的无反射造波方法进行了对比.试验结果表明:采用S面无反射造波方法时,造波机能够长时间地输出稳定的波形,与以往的无反射造波方法相比,S面控制算法体现了更好的吸收效果.给出的无反射造波机系统的设计方法可以为不规则波无反射造波的研究以及水池多轴造波机无反射造波系统的集成提供依据.     

浅层水中沉底爆炸冲击波相互作用数值模拟

根据试验模型和试验结果，进行了浅层水中沉底爆炸冲击波相互作用数值模拟；研究了水底水面对沉底爆炸冲击波传播与相互作用的影响。结果表明，水底对冲击波压力峰值有较大的削弱作用，水面使冲击作用冲量明显减少，冲击波相互作用的压力叠加或多次冲击作用大大提高了爆炸威力。     

基于实车试验的高速列车隧道压力波影响因素

搭建列车空气动力学在线实车高精测试平台,对列车通过隧道及隧道交会工况下的压力波特性进行实车测试;探究运行速度、隧道长度、阻塞比、编组长度、交会位置等因素对隧道压力波的影响规律;根据隧道内压缩波、膨胀波在隧道内传播、反射、叠加的原理,推导出隧道通过及隧道交会工况下,最不利单线隧道长度、最不利双线隧道长度、最不利交会位置、最不利编组长度等计算公式。研究结果表明:车体表面压力变化幅值与列车速度的平方成正比;车内压力幅值与列车速度的n次方成正比,n的范围为1.3~1.8,n随着隧道长度的变化而变化;研究结果可为高速列车在隧道内运行时的安全性指标提供了压力波评判依据。     

高孔低胶结砂岩储层饱和度和压力变化的时移地震AVO响应

研究了X油田高孔低胶结砂岩储层在含油饱和度和压力变化时纵、横波速度计算方法,并将计算数据与实际测井资料进行了对比.岩石物理参数计算和时移地震振幅随偏移距变化(AVO)正演模拟表明,X油田油藏含油饱和度变化时,地震纵波速度变化十分明显,而横波速度变化较小;储层顶反射P-P波AVO曲线变化明显,而P-S转换波AVO曲线变化很小.油藏有效压力变化对地震纵、横波速度有近似程度的影响,储层顶反射P-P波AVO曲线在入射角较小(θ＜20°)时变化明显,而P-S转换波AVO曲线在入射角中等(30°＜θ＜50°)时变化明显.模拟结果对分析X油田时移地震可行性,确定油藏变化范围,区分油藏含油饱和度和压力变化,乃至真正实现时移地震定量解释都具有重要意义.     

管道内障碍物扰动对煤气爆炸特性影响的数值模拟

结合实验研究,采用迎风型WENO格式和两阶段化学反应模型就管道内障碍物对煤气/空气预混气体爆炸火焰的影响规律进行了数值研究,探讨了自管道右端面反射产生的压缩波与火焰传播的相互作用规律,得出了该反射波是造成火焰速度下降的原因.在此基础上,分析了障碍物对火焰的作用机理以及由此诱发的流场变化规律.结果表明,由于障碍物的加入,爆燃波发生多次反射,使得可燃混合气体得到充分压缩,温度和压力增加,化学反应速率提高,火焰强度得到加强.同时,从障碍物中传播出去的爆燃波经壁面反射后形成三波点,使得该处火焰速度升高,随着三波点的向前传播,由于能量的耗散,火焰速度逐渐下降.这些结论为爆炸场预估、防火防爆和爆轰推进中有效控制可燃气体的燃烧速率和火焰传播速度提供了重要的理论依据.     

高孔低胶结砂岩储层饱和度和压力变化的时移地震AVO响应

研究了X油田高孔低胶结砂岩储层在含油饱和度和压力变化时纵、横波速度计算方法,并将计算数据与实际测井资料进行了对比。岩石物理参数计算和时移地震振幅随偏移距变化(AVO)正演模拟表明,X油田油藏含油饱和度变化时,地震纵波速度变化十分明显,而横波速度变化较小;储层顶反射P-P波AVO曲线变化明显,而P-S转换波AVO曲线变化很小。油藏有效压力变化对地震纵、横波速度有近似程度的影响,储层顶反射P-P波AVO曲线在入射角较小(θ<20°)时变化明显,而P-S转换波AVO曲线在入射角中等(30°<θ<50°)时变化明显。模拟结果对分析X油田时移地震可行性,确定油藏变化范围,区分油藏含油饱和度和压力变化,乃至真正实现时移地震定量解释都具有重要意义。     

直立式透空防波堤周围非线性波浪传播的数值模拟

基于改进的Boussinesq方程的数学模型,对非线性波浪在透空式防波堤周围的波浪变形进行了数值模拟.实例实验证明,该模型可对非线性波浪在透空式防波堤周围的波浪变化作出准确的预测,对透空式防波堤工程有一定的参考价值.     

强激波冲击Kr重气泡的三维数值研究

对马赫数为2.2的强激波与Kr重质气泡的作用过程进行了三维数值模拟,重点考察了反射激波对变形Kr气泡的影响。研究结果显示:强激波对Kr气泡的压缩与扰动作用增强;且反射激波引起的斜压效应可明显改变流场区域的涡量分布。此外,Kr气泡区域的三维涡结构受流场扰动影响会变形失稳并形成流向涡,弯曲项和拉伸效应是流向涡形成的最主要来源。     

Shock wave diffraction and reflection around a dusty square cavity

The diffraction and reflection of planar shock wave around a dusty square cavity is investigated nuerically, which is embedded in the flat bottom surface of a two-dimensional channel, and the induced gas-particle twophase flow. The wave patterns at different times are obtained for three different values of the particle diameter. The computational results show that the existence of particles affects appreciably the shock wave diffraction and cavity flow.     

绕射激波和反射激波冲击下的Richtmyer-Meshkov不稳定性

利用高速纹影和平面片光测试技术,实验研究低马赫数入射激波绕圆柱体后冲击N2/SF6平面界面,以及来自固壁的反射激波再冲击过程的R-M不稳定性特征.在竖直激波管采用重气体尾部充入,轻气体上部充入,狭缝流出的方式,在实验段狭缝处生成准静止稳定的N2/SF6平面界面.激波与圆柱作用后的流场是复杂的,包括初始的入射波、弯曲反射波、马赫波、由马赫反射产生的滑移线.研究这些复杂流场对界面的作用,对认识界面扰动的生成具有较大帮助.与平面激波作用不同的是,在柱体绕射后的激波冲击下,界面会生成局部扰动.实验结果显示,入射激波作用下界面宽度增长缓慢,而反射激波再冲击后,局部扰动会产生大的"尖钉"和"气泡"结构;反射激波与边界层相互作用产生壁面涡,会加剧湍流混合区的增长;来自尾部固壁的反射稀疏波会再次加剧湍流混合区的增长.     

等熵情形下同向疏散波和激波的相互作用问题

对于1维等熵情形,利用激波极线和特征轨线,对同向疏散波和激波相互作用的结果进行了分析,得到了相互作用结束后受干扰的波和反射波的性质及其与初始时刻疏散波和激波相对强度之间的关系.另外,利用Riemann不变量以及各物理量之间的依赖关系和变化趋势给出了相互作用区域内特征族的形态.     

激光冲击钛合金薄壁件动态响应及残余拉应力形成机制

为探究激光冲击薄壁件时残余拉应力的形成机制,利用ABAQUS软件对0.5mm钛合金薄壁件激光冲击条件下的冲击波作用规律和材料动态响应规律展开研究。结果表明,冲击波在薄壁件内反射时交替形成高数值拉伸波和压缩波,在压缩波和拉伸波的耦合作用下应力分布混乱并呈现"多峰"特点,形成了峰值为426 MPa、厚度达0.125mm的拉应力层,且最大残余拉应力位于表面处。基于冲击波反射规律揭示了薄壁件中残余拉应力的形成机制,并通过增加试件厚度以降低反射拉伸波强度发现5mm厚试件内最大残余拉应力仅为70 MPa,且表面处的拉应力转化为了压应力,从而提出了通过导波等方式控制应力波反射强度的薄壁件残余应力调控方法。     

基于激波管实验的空气袋织物透气率的测试研究

提出一种基于激波管实验和理论的空气袋织物透气率的测试方法.实验中空气袋织物被固定在激波管低压段末端,与大气相通.当一道平面激波与织物相撞击时将被反射,与此同时会在织物前方形成一个高压,由于空气袋织物是一种多孔介质,此高压将导致透过织物的气流流动,此流动的流率,即透气率,可通过对反射激波速度的测试而计算得到.     

煤与瓦斯突出形成冲击波的灾变损害

煤与瓦斯突出后,瓦斯浓度的变化非常快,无法监测到完整的瓦斯浓度变化数据。本文通过实例分析,采用幂函数可以较准确地表示突出后随时间变化的瓦斯浓度曲线,确定了粉煤-瓦斯混合物运动和空气压缩波形成冲击波传播的时间和路程的关系;依据煤与瓦斯的突出强度,对突出过程中瓦斯所做的膨胀功进行分析,确定了煤与瓦斯突出产生的冲击波波阵面的速度;根据波阵面的速度,以及与入射压的关系,最终确定了作用在风门的等效载荷是由反射超压决定的。结合试验确定了反射超压的近似载荷曲线模型。     

高斯波在媒质界面上的反射和折射

应用平面波谱分析法和菲涅耳公式，导出了高斯型电磁波入射到一平面媒质界面后反射波和折射波的积分公式，在傍轴近似下得到了反射波和折射波的近似解析解。从结果中可以看出，当入射高斯波是圆型高斯波时，反射波和折射波一般是椭圆型高斯波。     

底部空气柱装药爆破机理分析与试验研究

应用激波理论分析了底部空气柱装药爆破机理。通过实验室的爆破漏斗试验，研究了底部空气柱装药爆破效果，掌握了定量装药在固定装药深度情况下爆破漏斗体积与底部空气柱长度的变化规律，对工程实践有一定指导意义。