Воздействие подводного взрыва на гидродинамику и характер распространения возмущений

Инженерный журнал: наука и инновации

# 11·2017 1

УДК

532.5.013.2 DOI 10.18698/2308-6033-2017-11-1705

Воздействие подводного взрыва на гидродинамику

и характер распространения возмущений

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

Представлены результаты исследования ряда проблем подводного взрыва, включая

детальный анализ структуры и параметров волнового поля зарядов. Дано описание

механизмов формирования широкого спектра течений при малозаглубленных под-

водных взрывах и их математических моделей. Проанализированы особенности

трансформации ударных волн, их усиление при столкновении, проблемы формирова-

ния волн пузырьковой детонации. Показано, что характер распространения возму-

щения зависит от физических и химических свойств взрывчатого вещества, что

форма пульсации пузыря при взрыве заряда определенной массы в значительной сте-

пени определяется глубиной воды и близостью граничных поверхностей, а б

льшая

часть начальной энергии газового пузыря при колебаниях расходуется на образова-

ние пульсации давления и турбулентное движение, возникающее вследствие быст-

рых радиальных и вертикальных перемещений газового пузыря. Получены уравнения

движения сжимаемой жидкости в различной формулировке, что позволяет прове-

сти интегрирование внутри объема, ограниченного фронтом ударной волны и по-

верхностью волны разрежения, которая следует за волной сжатия на некотором

удалении. Волны сжатия и разрежения пересекаются на свободной морской поверх-

ности, в окрестности которой выполняются условия быстрого расширения. Гра-

ничные условия выведены из уравнений сохранения массы, количества движения и

энергии.

Ключевые слова:

подводный взрыв, ударная волна, давление, газовый пузырь, си-

стема уравнений, граничные условия, плотность, сжатие, морская поверхность

Введение.

Значительный интерес к исследованию процессов

подводного взрыва связан с необходимостью разрешения ряда тех-

нических задач, возникших в ходе создания вооружения специально-

го назначения. В настоящей статье анализируются основные явления

воздействия подводного взрыва на гидродинамику в их реальной по-

следовательности [1–3]. Взрыв рассматривается как химическая реакция

в веществе, в результате которой оно превращается в газ при весьма вы-

соких значениях температуры и давления [4–8]. Реакция происходит

очень быстро и сопровождается выделением большого количества теп-

лоты. Температура газов составляет примерно 3000 °С, а давление

достигает 5

⋅

атм.

Любое твердое или газообразное взрывчатое вещество (ВВ) пред-

ставляет собой неустойчивое соединение, подвергающееся при воз-

никновении химической реакции таким химическим изменениям, в

результате которых оно превращается в более устойчивое вещество.