9 / 23
Воздействие подводного взрыва на гидродинамику и характер распространения…
Инженерный журнал: наука и инновации
# 11·2017 9
Адекватное моделирование волнового движения жидкости при под-
водном взрыве в лабораторных условиях позволяет использовать экс-
периментальные данные, полученные при взрыве малых порций хими-
ческого ВВ, для приближенного анализа спектральных характеристик
океанических волн, образующихся при подводном ядерном взрыве.
При подводном взрыве около 60 % всей энергии рассеивается в
форме ударной волны и теплового излучения, остаток энергии по-
средством пульсаций газовой полости, содержащей продукты взрыва,
преобразуется в волновое движение свободной поверхности океана.
Если масса заряда ВВ фиксирована, то волны максимальной ампли-
туды образуются в случае, когда глубина погружения заряда (
h
) при-
близительно равна максимальному радиусу (
r
) пульсирующего пузы-
ря. После соответствующего интегрирования получают соотношение,
связывающее полную энергию взрыва
Е
и глубину
h
погружения за-
ряда для максимальной амплитуды волн, т. е.
(
)
3
4
0, 4 ,
3
π ρ + =
h g h Z
E
(1)
где
ρ
— плотность жидкости;
g
— ускорение свободного падения;
Z
— атмосферное давление, выраженное через высоту водяного
столба.
Масштабы моделирования, позволяющие пересчитывать харак-
теристики явления при переходе от лабораторных условий к натур-
ным, должны связывать энергию зарядов
Е
и глубину погружения
h
.
Пусть
3
2 1
/
=
n E E
— масштаб моделирования мощности заряда, то-
гда требуется найти значение параметра
2 1
/ ,
=
m h h
при котором по-
лучается подобие волнового движения на поверхности моря. По-
скольку испытания проводятся на открытом водоеме или в бассейне,
атмосферное давление
const.
=
Z
В этих условиях возможны только
частные решения уравнения (1), справедливые при некоторых упро-
щающих предположениях. В случае мелкомаcштабного моделирова-
ния мощных подводных взрывов выполняется соотношение
1 4
3 4
1
,
=
Z
m n
h
(2)
где индекс 1 соответствует лабораторным условиям, индекс 2 —
натурным испытаниям.
В случае двух серий мелкомасштабных лабораторных испыта-
ний, когда
1
≤
h Z
и
2
,
≤
h Z
получают
~
m n
. В работе [11] изложен
механический метод возбуждения волнового движения свободной
поверхности воды, обладающего такими же амплитудно-частотными
и дисперсионными характеристиками, какие наблюдаются при под-