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2.1 AUTODYN简介 20
2.2 欧拉求解器 20
2.3 状态方程 21
2.4 水的状态方程 22
2.4.1 Gruneisen状态方程 22
2.4.2 多项式状态方程 23
2.4.3 冲击波状态方程 23
2.4.4 炸药状态方程 24
第三章 水下爆炸模拟 25
3.1 引言 25
3.2 观测点和炸药量对冲击波峰值压力的影响 25
3.2.1 药量为1.63kg情形 26
3.2.2 药量为48.9kg情形 27
3.2.3 药量为163g情形 28
3.2.4 小结 29
3.3 网格密度对冲击波峰值的影响 30
3.3. 1 48.9kg的情形 30
3.3. 2 137kg的情形 31
3.3.3 小结 32
3.4 状态方程对冲击波峰值压力的影响 32
3.4.1 药量为48.9kg情形 32
3.4.2 小结 33
3.5 本章小结 33
总结 35
致谢 37
参考文献38
1引言
1.1 研究意义
传统意义上的爆炸实验是使用炸药对某实物进行爆破，通过测量爆炸中的某些参数进行的研究，这样的实验不仅花费高、危险性大、重复性差，一般只进行有限的次数，但是这样并不能实现对爆炸的充分研究。而现代技术上的仿真试验系统就弥补了这些缺陷，利用现代计算机技术将传统的经验公式应用到计算机上，即可实现快速计算，又方便的得出一些关键参数，还安全实惠，可以多次重复计算。
水下爆炸是现代在研究舰船结构的抗暴设计和水中炸弹如鱼雷和导弹等的爆炸性能进行的一类重要实验，是进行军用舰船和炸药设计和定型时所必需的实验。此外水下爆炸法用于处理淤泥软基，广泛应用于沿海养殖围堤、防浪护堤、防护岸等民用水下工程爆破。但是此类实验进行时危险系数高、耗费大、测试过程复杂、影响因素多，而且实验条件极其苛刻，容易失败，实验的不可重复性和敏感性导致此类实验不会经常进行。但是很多产品需要在不断地试验中定型的，需要非常多的实验。随着计算机技术的不断发展，用计算机进行数值仿真也随之繁荣发展和广泛应用，用数值模拟解决这一类问题就显得更加经济又合理也更加科学，同时也可以重复进行，操作简单方便。除此之外，数值模拟还有技术上的优势，可以将物理图景再现，可以将水中爆炸的物理发展形态和模型相应情况直观的呈现出来，在实验过程中可以获得大量的实验数据，用于分析爆炸发生过程的本质，做到一举两得。
1.2 水下爆炸概况
水下爆炸分为水下近场爆炸和深水爆炸，水下近场爆炸又分为装药的爆轰、冲击波的产生和传播、气泡的形成和脉动的过程[1]。两种情况下的爆炸理论有不同的地方。
1.2.1 水下近场爆炸
从水下爆炸研究产生以来，多数的研究是针对近场水下爆炸。水下爆炸主要研究的两个阶段为冲击波阶段和气泡脉动阶段[2]。从常规的近场水下爆炸发生来看，其实是一系列的复杂物理现象组成的：开始时水面由于冲击波作用而鼓起水柱，水面发生破裂水柱往空中抛洒，水柱在空中形成空心水柱，随后水柱翻转、下落产生激浪，水浪向四周扩散开来。这个现象其实是水下冲击与水面即自由界面相互作用的结果，初期时是规则的折射波和发射波作用，其后在某一时刻转化为不规则的折射波和反射波，使水下近水面形成以不规则的发射死区，减弱了爆炸威力。由前人的实验观察得到，不规则波形成后自由界面出现一自由平滑面，超前于折射波和反射波的传播，同时这两个波不再在一个点上相交[4]。