一種水下爆炸數(shù)值模擬的網(wǎng)格尺寸確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種水下爆炸數(shù)值模擬的網(wǎng)格尺寸確定方法，適用于水利水電、船舶、 港口、近海岸等水利科學(xué)與海洋工程領(lǐng)域的水下爆炸數(shù)值模擬。
【背景技術(shù)】
[0002] 在采用數(shù)值模擬方法研宄炸藥水下起爆、沖擊波傳播過程、爆轟產(chǎn)物水下膨脹運(yùn) 動(dòng)過程、多介質(zhì)耦合作用、結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)及損傷破壞過程時(shí)，模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性在很大程度 上取決于數(shù)值模型采用的網(wǎng)格尺寸。通常情況下，采用較小的網(wǎng)格尺寸，可以獲得較為精確 的數(shù)值模擬結(jié)果。然而當(dāng)采用足夠小的網(wǎng)格尺寸時(shí)，數(shù)值模型的單元數(shù)量急劇增加，模擬 采用的最小時(shí)間步長也隨之減小，受現(xiàn)有計(jì)算機(jī)硬件、軟件及計(jì)算時(shí)間的限制，模擬難于進(jìn) 行。而當(dāng)采用較大的數(shù)值網(wǎng)格尺寸時(shí)，將給數(shù)值模擬結(jié)果帶來很大的誤差。因此，在水下爆 炸數(shù)值模擬過程中，合理確定模擬采用的網(wǎng)格尺寸，對(duì)復(fù)雜的水下爆炸環(huán)境至關(guān)重要，如高 壩、船舶、海岸等結(jié)構(gòu)的水下接觸和非接觸爆炸環(huán)境。
[0003] 水下爆炸數(shù)值模擬網(wǎng)格尺寸效應(yīng)研宄，其主要目的是為了針對(duì)不同的水下爆炸環(huán) 境確定相應(yīng)的數(shù)值模擬網(wǎng)格尺寸，在確保數(shù)值模擬精度的同時(shí)，盡可能通過增大水下復(fù)雜 爆炸環(huán)境的數(shù)值模擬網(wǎng)格尺寸以提高計(jì)算效率。然而目前部分研宄者在確定數(shù)值模擬網(wǎng)格 尺寸時(shí)，往往先進(jìn)行網(wǎng)格尺寸收斂性分析，待收斂性分析后，再分析選取的網(wǎng)格尺寸是否滿 足要求，計(jì)算效率不高；有的研宄者直接采用較小的網(wǎng)格尺寸研宄水下爆炸問題，這對(duì)于小 規(guī)模的水下爆炸問題是可行的，然而對(duì)于類似高壩、船舶、海岸等復(fù)雜的水下爆炸環(huán)境，往 往由于計(jì)算規(guī)模過于龐大而終止。當(dāng)根據(jù)沖擊波最小波長確定網(wǎng)格尺寸大小時(shí)，需確定不 同比例爆炸距離處的沖擊波頻率，然而在瞬態(tài)數(shù)值分析前很難確定每個(gè)爆炸場(chǎng)景的最小波 長，采用統(tǒng)一的網(wǎng)格尺寸很難適用于不同的爆炸場(chǎng)景。目前在水下爆炸數(shù)值模擬中所采用 的網(wǎng)格尺寸大小并不統(tǒng)一，不同研宄者在建模中使用的網(wǎng)格尺寸差別較大，適用于水下爆 炸數(shù)值模擬的網(wǎng)格尺寸確定方法有待提出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種可大幅提高計(jì)算效率和精度、且適 用于不同炸藥當(dāng)量和水下爆炸環(huán)境的水下爆炸數(shù)值模擬的網(wǎng)格尺寸確定方法。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0006] 水下爆炸數(shù)值模擬的網(wǎng)格尺寸確定方法，包括步驟：
[0007] 一種水下爆炸數(shù)值模擬的網(wǎng)格尺寸確定方法，包括步驟：
[0008] 步驟1，設(shè)定一系列無量綱變量λ值，針對(duì)各λ值分別獲得對(duì)應(yīng)的整體平均誤 差：
[0009] 1. 1同一比例爆炸距離下，采用數(shù)值模擬法獲得不同炸藥當(dāng)量下的一系列沖擊波 峰值壓力的模擬值；根據(jù)Cole水下爆炸沖擊波經(jīng)驗(yàn)公式獲得相同比例爆炸距離處沖擊波 峰值壓力的經(jīng)驗(yàn)值；以經(jīng)驗(yàn)值為真值、模擬值為測(cè)量值，獲得經(jīng)驗(yàn)值和模擬值的平均相對(duì)誤 差；
[0010] I. 2各比例爆炸距離下平均相對(duì)誤差的平均值即當(dāng)前λ值對(duì)應(yīng)的整體平均誤差；
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種水下爆炸數(shù)值模擬的網(wǎng)格尺寸確定方法，其特征在于，包括步驟： 步驟1，設(shè)定一系列無量綱變量A值，針對(duì)各A值分別獲得對(duì)應(yīng)的整體平均誤差： 1.1同一比例爆炸距離下，采用數(shù)值模擬法獲得不同炸藥當(dāng)量下的一系列沖擊波峰值 壓力的模擬值；根據(jù)Cole水下爆炸沖擊波經(jīng)驗(yàn)公式獲得相同比例爆炸距離處沖擊波峰值 壓力的經(jīng)驗(yàn)值；以經(jīng)驗(yàn)值為真值、模擬值為測(cè)量值，獲得經(jīng)驗(yàn)值和模擬值的平均相對(duì)誤差； 1.2各比例爆炸距離下平均相對(duì)誤差的平均值即當(dāng)前X值對(duì)應(yīng)的整體平均誤差； 所述的無量綱變量入=r/L，L為網(wǎng)格尺寸；等效球體炸藥半徑r= W和P 分別為炸藥當(dāng)量和炸藥密度； 步驟2,獲得整體平均誤差不大于誤差閾值的X值范圍，誤差閾值根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)設(shè)定； 步驟3,根據(jù)A值范圍，結(jié)合公式A=r/L，根據(jù)水下爆炸數(shù)值模擬給定的炸藥當(dāng)量和 炸藥密度，獲得網(wǎng)格尺寸。
2. 如權(quán)利要求1所述的水下爆炸數(shù)值模擬的網(wǎng)格尺寸確定方法，其特征在于： 所述的數(shù)值模擬法為基于歐拉算法的數(shù)值模擬法。
3. 如權(quán)利要求1所述的水下爆炸數(shù)值模擬的網(wǎng)格尺寸確定方法，其特征在于： / 1\al 所述的沖擊波峰值壓力的經(jīng)驗(yàn)值A(chǔ)=V;，其中，心和a1為常數(shù)，1^取52. 16MPa，a1取1. 13,Z為比例爆炸距離。
4. 如權(quán)利要求1所述的水下爆炸數(shù)值模擬的網(wǎng)格尺寸確定方法，其特征在于： 所述的誤差閾值為30%。
5. 如權(quán)利要求1所述的水下爆炸數(shù)值模擬的網(wǎng)格尺寸確定方法，其特征在于： 步驟2中，X值范圍的獲得還綜合考慮數(shù)值模擬計(jì)算精度和計(jì)算效率。
6. 如權(quán)利要求1所述的水下爆炸數(shù)值模擬的網(wǎng)格尺寸確定方法，其特征在于： 所述的人值范圍為：3彡人彡6。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水下爆炸數(shù)值模擬的網(wǎng)格尺寸確定方法，包括：步驟1，設(shè)定一系列無量綱變量值，針對(duì)各值分別獲得對(duì)應(yīng)的整體平均誤差；步驟2，獲得整體平均誤差不大于誤差閾值的值范圍，誤差閾值根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)設(shè)定；步驟3，根據(jù)值范圍，結(jié)合公式，根據(jù)水下爆炸數(shù)值模擬給定的炸藥當(dāng)量和炸藥密度，獲得網(wǎng)格尺寸。本發(fā)明高效便捷，在不同條件采用非一致網(wǎng)格尺寸，使得模擬結(jié)果更加精確可靠，適用于不同水下爆炸環(huán)境和炸藥當(dāng)量下的水下爆炸數(shù)值。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號(hào)】CN104699984
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510133726
【發(fā)明人】王高輝, 李麒, 盧文波, 陳明, 嚴(yán)鵬
【申請(qǐng)人】武漢大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年3月25日