气幕的声插入损失模型分析及结构参数逆算

对于一定厚度的水中气幕和声边界条件,通过气幕声反射和声透射理论模型的推导,构建了考虑多体多次散射情况的气幕声插入损失计算模型,并采用与气幕实测谱在频域相比较的方法,实现了用气幕实验数据逆算气幕实际结构参数和数值求解气幕实际声插入损失.     

气泡幕后向散射信号中的多次散射效应研究

利用蒙特卡罗方法对气泡幕后向散射接收信号及其各次散射分量进行了系统仿真,并详细讨论了不同接收视场和气泡幕密度下的多次散射效应.结果表明:高次散射信号在气泡幕回波信号中占有重要的成分.不能以单散射来近似计算;随着接收视场和气泡幕密度的增加,高次散射分量在接收信号中的比重增加,有利于气泡幕后向散射信号的探测.     

水下发射气幕提前喷射时间对载荷影响仿真研究

建立结构网格和流场网格耦合的航行体出筒过程气幕降载计算模型。通过有/无气幕工况的计算对比,发现气幕提前喷射时机对降载效果影响较大。通过对气幕提前航行体发射0.25 s、0.5 s和0.72 s工况的计算,发现航行体横向载荷随着提前喷射时间延长,呈现先降低后升高的变化规律,选择最佳喷射时机可提高降载效果。该规律可用于指导气幕降载工程设计。     

水下发射气幕提前喷射时间对载荷影响仿真研究

建立结构网格和流场网格耦合的航行体出筒过程气幕降载计算模型。通过有/无气幕工况的计算对比，发现气幕提前喷射时机对降载效果影响较大。通过对气幕提前航行体发射0.25 s、0.5 s和0.72 s工况的计算，发现航行体横向载荷随着提前喷射时间延长，呈现先降低后升高的变化规律，选择最佳喷射时机可提高降载效果。该规律可用于指导气幕降载工程设计。     

起伏海面水面船回声强度预报方法及统计规律研究

本文基于随机起伏水面舰船目标六自由度动力学模型和界面附近目标多路径声散射理论，考虑水面多次反射的影响，建立时变海面条件下水面舰船声散射预报模型，分析不同海浪谱条件下水面舰船回波强度统计规律。通过开展拖曳水池造波条件下舰船缩比模型声散射试验，获取舰船模型在水平探测角上时域回波特征。研究表明：120～180 kHz探测频段下回声强度理论预报幅值与实测结果平均误差小于3 dB；从舰船模型声散射实测和计算结果中均发现，波浪作用下舰船随时间变化的回声强度幅值符合χ2分布的统计规律，其回声强度均值和双自由度数值k符合较好，验证了预报模型的有效性。     

入射声源对水下艇体散射场影响研究

简要介绍了用Helmholtz积分公式和Kirchhoff公式计算简单刚性几何形状目标的散射场过程,给出了水中壳体目标声散射的求解方法;基于Sysnoise软件在固定入射角下,改变入射波频率对水下艇体散射场进行仿真,得出频率对场点压力的影响;在固定入射波频率下,改变入射角度对艇体的散射场进行仿真,得出了不同入射角下散射场的指向特性.对轴对称的艇体,除平行轴线入射外,散射指向性呈非对称特性.在相同入射条件下,艇体目标的声散射特性基本符合角平分线规律.散射场压力的最大值出现在几何镜反射的方向上.     

声自导鱼雷对抗气幕弹技术方法探讨

目前世界各国舰艇装备了大量的水声对抗器材,用于扰乱或中断鱼雷自导对潜艇的跟踪或直接欺骗鱼雷的攻击。气幕弹由于其结构简单,成本低廉,使用方便等特点已成为水声对抗战中普遍使用的对抗器材。文章对气幕弹干扰鱼雷的机理进行了探讨,分析了气幕弹的战术使用方法,重点讨论了声自导鱼雷对抗气幕弹的技术方法,包括识别气幕、判断逃逸潜艇位置、设计对抗弹道。文章给出了一种典型的对抗气幕弹的方法。     

海底三维散射模型仿真研究

海底声散射强度是浅海混响预报的一个重要物理量.采用Jackson复合粗糙度模型研究了非均匀海底界面的声散射问题,对模型进行了理论推导和仿真计算,利用已发表的海底散射强度实测数据与模型仿真结果进行对照,验证了模型的正确性,并就海底沉积物类型和海底声学特性参数对海底反向散射强度的影响进行了分析.     

水中目标回波脉冲包络起伏特征研究

水中目标散射声信号中蕴含了目标外形、结构、材质等物理属性信息,如何表征和提取这些属性信息一直是水中目标散射声信号分类与识别研究关注的焦点之一。为此,文章提出并研究了与水中目标属性信息相关联的散射声信号包络起伏特征,分析了该特征与目标外形、结构等物理属性间的内在关联及其形成机理,建立了相应的特征表征模型,并开展了理论仿真分析和模型实验验证研究。研究结果表明:体目标回波的脉冲包络起伏极值频率随入射声波的载频增加而增加,这体现了体目标的属性;Bench Mark模型的回波脉冲包络起伏频率与目标方位角密切相关,其中艏艉方向最大,正横方位最小。     

氮气发生器周边气幕的研究

氮气发生器气体泄漏后聚集会形成安全隐患,需要在周边设置气幕,以将其与机舱环境隔离.该文采用数值模拟方法,分析气幕装置出风口风速对氮气发生器周边流场的影响.研究结果表明:气幕装置送风2风速6.5 m/s时,机舱底部处的气幕阻隔效果不佳,气幕装置内部存在气体滞留区域.调整送风2速度至8 m/s时,增加了气幕阻隔效果;同时,调整气幕装置内部中心区域中心高度,可以有效减小涡旋对气幕的影响.     

舰船尾迹气泡上浮运动的一种表征模型

气泡上浮运动是舰船远程尾迹气泡场特征的重要组成部分。本文首先综合考虑水中气泡上浮与扩散传质这两个相互耦合的因素,构建了能够表征舰船远程尾迹场中气泡上浮运动的数学模型：进而利用该模型计算分析了远程尾迹气泡场气泡数密度的变化情况,计算值与实验结论吻合良好,表明了该模型的正确性与应用价值。     

快艇气泡减阻的原理研究与相似比分析

分析了高速气泡船气液两相流动的特征,进而将气泡船复杂的三维流动简化为两维人工气泡绕流的两相流物理模型,并提出了两维人工气泡绕流的相似律.采用有限体积法和VOF方法,建立了两维人工气泡绕流的数学模型.应用该数学模型,研究了气泡船在无气泡、气泡封闭、气泡半开三种典型绕流时的气液流场特性,得到了气泡长度、气泡形状随来流速度、气泡腔压力、气体流量的变化规律,分析得出了在高速气泡船底部形成稳定气泡的力学条件.相关研究结果对高速气泡船底部气泡腔的设计具有指导意义.     

化学药剂产生气泡幕模拟舰船尾流分析

介绍了如何利用化学药剂与水反应生成气泡幕模拟舰船尾流。只有当模拟尾流的声强度和真实舰船尾流的声强度相同或者相近时才有可能成功对抗尾流自导鱼雷,而模拟尾流的声强度和单位体积气泡含量相关。本文从气泡幕单位体积气泡含量和气体含量以及所需化学药剂量三个方面对此方法进行了分析。     

水下爆炸气泡脉动载荷影响因素分析

水下爆炸中的气泡脉动载荷是造成舰船总体毁伤的主要原因,气泡载荷的准确预报对舰船抗冲击设计研究具有重要意义。基于势流理论,建立考虑气泡迁移效应、自由表面效应的水下爆炸气泡脉动模型。通过不同药量和气泡沉深的算例,对迁移效应和自由表面效应这两种影响因素进行比较分析,详细讨论两种因素对气泡脉动的影响。最后,将气泡脉动载荷的数值计算结果与经验公式进行对比和验证,结果吻合良好。算例表明,考虑迁移效应、自由表面效应的气泡脉动模型可以对中场水下爆炸气泡脉动载荷提供较准确的预报。     

舰船主尺度参数对舰船气泡尾流几何特性的影响

为了解舰船主尺度参数对尾流中气泡分布的影响,为依据尾流特征识别舰船,激光、声探测舰船尾流以及鱼雷的尾流自导提供依据,采用热分层环境下舰船远场尾流中气泡数密度分布计算的数学模型.首先数值计算驱逐舰尾流中气泡数密度的衰减规律,并与实测结果进行比较,二者定性符合得较好.然后利用该模型数值计算3种典型舰船的气泡尾流几何分布特性,分析船长L、船宽B、吃水T、长宽比L/B以及长度吃水比L/T等舰船主尺度参数对气泡尾流长度、宽度、深度及横截面分布的影响规律.     

人工气泡船水动力性能试验研究

文章通过试验途径研究了人工大气泡船的水动力性能,试验包括气泡船流量测试试验、气泡船通气对比试验、气泡船与其原型船静水及波浪中对比试验。结果表明,气泡船充气后阻力能大大下降;对于气泡船有一最经济的充气流量;气泡船在静水及波浪中的综合性能均优于常规船型,特别是阻力下降很多。根据试验结果还分析了气泡降阻的原理:具有一定压力的气泡腔,除了减小船底的摩擦阻力之外,还支撑了艇的一部分重量,减小了艇体的吃水,从而阻力也相应地减少。     

超声降解废水机理及空化气泡运动过程数值模拟

阐述了超声降解废水的机理,并根据以体积作为动力学参数的气泡动力学模型进行数值模拟,结果表明,低频下的空化强度更大,更有利于降解过程,而驱动声压和初始气泡大小则存在一个最佳值,同时与传统的R-P方程作了比较,两个模型模拟结果基本一致,表明本文所用模型也适用于对气泡运动过程的模拟.     

计入能量损失的气泡运动三维数值模拟

在前人研究的基础上,假设能量损失主要发生在气泡体积达到最小的瞬间,通过改变压力参数计及能量损失,结合势流理论,建立气泡三维动力学数值模型。采用边界积分法求解该数值模型,计算得到气泡的动态特性,计算值与实验值吻合良好,验证了数值模型和计算方法的有效性。基于此,分别对自由场中和边界附近的气泡动力学特性进行了模拟,包括水下爆炸气泡以及空化气泡,得到了一些规律性的曲线和结论,旨在为气泡的相关动态特性研究提供参考。     

波浪中气泡运动的数值模拟

通过推板造波方法,应用FLUENT动网格技术(Dynamic Mesh)及UDF(User-defined function)建立数值波浪,从而构建数值水槽。对建立的数值波浪与气泡运动方程耦合求解,分析气泡在波浪中的变形与运动。结果表明,波浪中气泡相对静水中更容易保持稳定的球形,且不易发生聚合。这将为舰船尾流中气泡运动研究提供有价值的参考。