计算网格与人工粘性系数对炸药水中爆炸数值模拟计算的影响分析

摘要

在炸药水中爆炸的计算中,网格尺寸和人工粘性系数对计算精度有较大影响。确定合理的网格尺寸和人工粘性系数的取值方法,对提高炸药水中爆炸数值模拟计算精度和减小计算量很重要。本文进行了TNT药柱水中爆炸实验,采用基于爆炸相似率的水中爆炸经验公式法,计算了水中冲击波压力峰值和气泡脉动周期,根据实验测量结果验证了经验公式法的计算精度。在此基础上建立了柱形和球形炸药水中爆炸数值计算模型,采用不同网格尺寸和人工粘性系数,对炸药水中爆炸过程进行了数值模拟计算。通过将数值模拟计算与经验公式法计算结果对比,分析了网格尺寸和人工粘性系数,对水中冲击波压力峰值、气泡最大半径和脉动周期的影响。结果显示:冲击波压力峰值与一次项人工粘性系数和网格尺寸存在指数关系,网格密度与一次项人工粘性系数比值大于400时,炸药水中爆炸数值模拟计算可得到较高精度。