泰坦号观光潜艇爆炸，引发的仿真思考？

据新闻报道，美国一艘“泰坦尼克”号残骸观光潜艇6月份被曝失联内爆,5名乘员全部死亡。搜救人员使用遥控探测器在距离“泰坦尼克”号残骸不远的海底发现5块深潜器的破碎部件，这些碎片与深潜器发生灾难性爆炸的迹象相吻合。目前尚难以确定深潜器发生爆炸的时间和原因。

今天在事故原因没有出来之前，我们不妄加猜测，仅从仿真角度浅聊一下潜艇水下爆炸。潜艇在水下爆炸后除了受到冲击波一次打击外，还会受到爆炸形成的气泡对其的二次打击。某些特殊情况下，气泡的打击对潜艇而言是致命的。仿真中可以采用“Geers-Hunter”模型和“waveless”模型来实现气泡加载功能，以及基于压力的空化效应（Cavitation)模型可以很方便的模拟气泡对潜艇的二次打击，以及非线性流体的空化效应。基于仿真软件杰出的声学功能，在仿真中模拟空化效应并不会给模型的计算时间带来很大的变化。在某个研究项目中对一个空化模型进行了对比计算。模型为190000单元，含空化效应的计算总耗时为1476秒，不含空化效应的总耗时为1467秒，但是结果却有很大的不同。

上图是一个典型的气泡模型，分别是气泡的半径和中心的深度随时间的变化。国内某研究机构釆用ABAQUS对某型号的舰艇进行了水下爆炸的气泡脉动研究，气泡到达时间大约是冲击波到达时间后的0.6秒。下图分别是速度、加速度和应力的时历曲线。从图中可以看到气泡脉动对舰船的加速度响应影响很小，由气泡脉动引起的加速度只是冲击波引起的加速度的1/1或更小。气泡脉动对舰船的应力和速度影响很大，与冲击波在一个量级上，甚至比冲击波引起的还要大。所以在校核潜艇本体在非接触爆炸载荷作用下的船体总强度的同时必须计入气泡脉动的影响。

因此，使用仿真技术对潜艇的性能、行为和响应进行模拟和评估,可以帮助研究人员和工程师更好地了解潜艇在不同条件下的运行和应对能力，以及优化设计和改进潜艇的性能。

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