AUTODYN炸药装药爆炸仿真实验系统设计(3)
1.2.2 深水爆炸
在一般的水下爆炸研究中不考虑水的静水压力的影响，研究结果也只是适用于不超过一定深度的浅水中。随着现代潜艇技术和深海探测技术的发展，航行的深度不断增加，一般水中爆炸的理论研究成果不能不做改变的搬到深水中去，因为静水压力和结构预应力必然会导致结构结构在深水爆炸冲击波作用下的毁伤效果与一般水中的不同。这方面的理论有一些人进行了详细的研究[5]。在同样的爆炸冲击波作用下，深水中的结构的毁伤效果随着深度的增加而愈加明显。在深水中炸药所处的方位不同即爆心的方位不同，对深水结构所引起的毁伤效果也不同。深水结构中的预应力对深水结构的毁伤效果有很大的影响，而且与爆心的方位也有一定的关系。
1.3 水下爆炸数值研究概况
水下爆炸数值研究的发展是随着海军的发展而发展起来的，是由于海军发展的需要衍生出来的。早在一战以前，西方各国列强就开始了水下爆破的研究，特别是以美国为首的主要海军强国就开始了水下爆炸的相关试验和测试。一战的爆发使得西方各列强都加快了水下爆炸的研究，特别是二战的爆发就使得这些研究得到了更加快速的发展。
我国对舰艇的抗冲击能力的研究开始的比较晚，主要是由于国家发展初期对海军建设没有下够力量。随着改革开发的进行，国家领导人的重视，和对我国海洋领土的强烈保护，同时也为了发展蓝海水军的长远目标，才逐步建立起相关的研究。
第一章 水下爆炸相关理论
1.1水下爆炸基本现象及特点
炸药在水下发生爆炸时，由爆炸中心即爆心处开始向外瞬间喷射高温高压爆轰产物，并迅速对周围的水压缩产生冲击波，冲击波向周围传播开来。如果冲击波向外传播的过程中遇到障碍物或者自由接口，冲击波将发生反射及折射，反射波是稀疏波，折射波是激波。在爆轰产物向外喷射的过程中，将周围的水推向外围形成气泡，并不断向外扩大，当增大到一定程度之后即最大半径时，气泡由于压力作用开始向爆心收缩，在达到静水压之后由于惯性作用继续向内压缩，抑制达到体积最小，而后又再次向外扩张，同时产生一个冲击波。在反射波反射回来的时候与向外扩张的气泡所产生的冲击波发生碰撞将产生二次加载现象。气泡如此反复膨胀与压缩运动，形成了气泡脉动，在此过程中气泡不断向水面运动，一直到露出水面最后破灭。
由于水介质的特殊性质，炸药在水下爆炸和空气中爆炸是有质的差别。当炸药在水中爆炸时，瞬间喷射高温、高压的爆炸产物，，在这种爆炸产物的高温高压作用下，水就成为了可压缩的介质，在水中就形成了冲击波。水介质的密度比空气介质大很多，因此冲击波在水中传播时的波阻要大，爆炸产物在水中膨胀要比空气中慢得多。
1.2冲击波及其理论
当炸药在水中爆炸时，爆炸产物以极高的速度向水介质周围扩散，强烈地压缩相邻的水，使水的压力、温度、密度呈现突跃式的升高，形成初始冲击波。冲击波的波头会有一个突跃，压力会迅速达到最大，突跃达到最大后紧接着以近似指数的规律衰减，这个过程持续的时间不超过数毫秒。当 以后，冲击波的衰减变慢，以近似于时间倒数的关系衰减。一般情况下，水中冲击波压力峰值越大大，持续的时间越短，仅为数十微秒到几毫秒。
图1.1是冲击波峰值压力随时间衰减的示意图。冲击波的波长随传播过程逐渐增大，而波头压力和传播速度却下降得很快，且波形不断拉宽。在离爆炸中心较近时，压力下降的非常快，在离爆炸中心较远时，压力下降逐渐缓慢[19]。随着高压爆轰产物的膨胀，冲击波能被逐渐传递给水。冲击波的速度迅速下降，传播一定距离后，冲击波就逐渐衰减为声波了[20]