本书系统、翔实地讲述了气枪气泡动力学的最新研究进展、气枪气泡动力学理论、计算模型与实验方法。全书共分9章，主要内容包括绪论、气枪气泡理论与压力子波特性、气枪阵列优化设计方法、非球形气枪气泡对压力子波的影响规律、多气枪气泡相干问题分析、气泡与气枪枪体相互作用精细化数值模拟、气枪气泡实验方法、气枪气泡作用下水中结构响应分析等。
样章试读
目录
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前言
符号表
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 地震源发展过程 5
1.3 高压气枪气泡研究方法及进展 11
1.3.1 球形气泡动力学理论 11
1.3.2 高压气枪气泡动力学研究 16
1.3.3 数值模拟研究 21
1.3.4 实验研究 25
1.4 国内外研究综述小结 27
1.5 本书主要内容 28
第2章 高压气枪气泡压力子波的快速模拟及优化 30
2.1 引言 30
2.2 高压气枪气泡基本理论 30
2.2.1 单枪气泡脉动模型 30
2.2.2 传质传热过程分析 32
2.2.3 初始条件及计算流程 35
2.2.4 气泡动力学模型验证 36
2.3 单枪气泡脉动特性 37
2.3.1 初始条件影响及校核方法 37
2.3.2 单枪性能影响因素分析 40
2.3.3 GI 枪球形气泡脉动模型 45
2.4 气枪阵列气泡远场压力子波模拟 48
2.4.1 气泡群相互作用 48
2.4.2 气枪阵列模型验证 50
2.5 本章小结 52
第3章 高压气枪阵列优化设计方法 53
3.1 气枪阵列优化方法及软件开发 53
3.1.1 软件开发及其功能 53
3.1.2 粒子群算法 55
3.1.3 优化目标函数 56
3.1.4 待优化的控制参数 58
3.2 单枪调整计算结果 61
3.2.1 调整气枪容积 61
3.2.2 调整气枪深度 62
3.2.3 调整气枪间距 64
3.2.4 交换气枪位置 65
3.3 子阵列调整计算结果 67
3.3.1 子阵列深度调整 67
3.3.2 子阵列位置交换 67
3.3.3 延迟空间阵列 68
3.4 本章小结 69
第4章 非球形气枪气泡对压力子波的影响分析 70
4.1 引言 70
4.2 基于边界积分法的气枪气泡模拟 70
4.2.1 控制方程及定解条件 70
4.2.2 边界积分法基本理论 71
4.2.3 涡环模型基本理论 72
4.2.4 求解流程 74
4.2.5 数值模型验证 75
4.3 浮力效应的影响 78
4.4 自由液面的影响 79
4.5 气枪枪体的影响 83
4.5.1 气枪气泡动力学模型简化 83
4.5.2 模型交界点处理 84
4.5.3 流场压力及速度计算 86
4.5.4 计算结果 88
4.6 本章小结 91
第5章 多气枪气泡相干问题分析 93
5.1 引言 93
5.2 多气泡脉动模型 94
5.2.1 气泡融合处理 95
5.2.2 网格节点及速度势光顺 98
5.2.3 多涡环模型 99
5.3 双气枪相干 100
5.4 水平布置三气泡 104
5.5 水平布置四气泡 109
5.6 环形布置三气泡 114
5.7 环形布置四气泡 116
5.8 气枪阵列气泡群 118
5.9 本章小结 121
第6章 气泡与气枪枪体相互作用的精细化数值模拟 122
6.1 引言 122
6.2 枪体长度影响分析 122
6.2.1 欧拉有限元法 122
6.2.2 较小气枪长度 124
6.2.3 较大气枪长度 125
6.2.4 定量分析 126
6.3 环形开口气枪气泡 127
6.3.1 有限体积法 127
6.3.2 轴对称气枪模型 130
6.3.3 开口位置的影响 131
6.3.4 开口高度的影响 136
6.4 不同开口形式的气枪气泡 139
6.4.1 三维气枪模型 139
6.4.2 四开口气枪 140
6.4.3 环形开口气枪 144
6.5 本章小结 146
第7章 实验室条件下的高压放电震源气泡动力学特性 147
7.1 引言 147
7.2 高压放电气泡实验方法 147
7.2.1 实验装置及方法 147
7.2.2 数据测量及无量纲化 149
7.2.3 不同气泡激励方式对比 150
7.3 自由场中气泡脉动特性 152
7.3.1 基本现象 152
7.3.2 气泡成分分析 154
7.4 近自由面气泡脉动特性 155
7.4.1 基本现象 155
7.4.2 放电电压的影响 158
7.4.3 距离参数对自由面的影响 160
7.4.4 距离参数对气泡脉动影响 164
7.5 近刚性边界气泡脉动特性 166
7.5.1 基本现象 166
7.5.2 距离参数的影响 167
7.5.3 竖直刚性壁面的影响 169
7.6 近自由面和壁面气泡脉动特性 170
7.6.1 基本现象 170
7.6.2 距离参数的影响 171
7.6.3 倾斜角度的影响 172
7.7 边界对气泡动力学特性的影响分析 173
7.7.1 最大气泡半径 173
7.7.2 气泡脉动周期 174
7.7.3 射流尖端速度 175
7.7.4 气泡中心迁移 176
7.8 本章小结 178
第8章 枪体边界和开口形式对气泡脉动影响的实验分析 180
8.1 引言 180
8.2 气枪气泡实验方法及装置 180
8.3 环形开口气枪实验 181
8.3.1 较小枪体直径 181
8.3.2 中尺度枪体直径 183
8.3.3 较大枪体直径 184
8.3.4 结果讨论 184
8.4 四开口气枪实验 185
8.4.1 较小枪体直径 185
8.4.2 中尺度枪体直径 187
8.4.3 较大枪体直径 188
8.4.4 结果讨论 189
8.5 气枪开口形式影响分析 190
8.6 本章小结 191
第9章 气枪气泡载荷作用下船舶结构的冲击响应分析 193
9.1 引言 193
9.2 气枪气泡作用下水下圆柱壳的冲击响应分析 194
9.2.1 刚性圆柱壳 194
9.2.2 弹塑性圆柱壳 197
9.3 气枪气泡作用下水面船舶结构的冲击响应分析 199
9.4 本章小结 203
参考文献 204
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