海浪与近水面爆炸兴波联合作用下舰船运动特性研究
摘要
关于近水面爆炸方面，前人研究大多集中于水下爆炸冲击波和气泡，对于爆炸后
期产生的兴波研究的较少。但是在真实海战中，爆炸兴波对于舰船的抨击作用也不容
小觑。尤其是在近水面爆炸时，会产生更大的兴波，这对舰船的威胁往往是致命的。
因此探究近水面爆炸兴波形成的机理，分析不同参数对兴波的影响规律，这对提高水
面舰艇的生命力有重要意义。
本文通过数值仿真的方法对近水面爆炸兴波进行模拟分析，主要探究爆炸兴波的
形成机理以及爆炸参数对兴波的影响规律。在考虑近水面阵列爆炸的情况下，分析不
同的布阵方式对兴波特性的影响，基于以上分析后，选取适当的工况，对兴波作用下
的船体运动特性进行探讨，记及海浪的影响，探究爆炸兴波在海浪场中的传播规律，
分析海浪与兴波联合作用对船体运动的影响。论文的主要工作有：
（1）首先对所使用的S-ALE方法进行介绍，之后基于S-ALE方法对海浪以及近
水面爆炸进行模拟计算。对比二阶stokes波的理论结果，包括波形和流体质点速度，进
而验证了海浪计算方法的正确性。最后对近水面爆炸兴波模拟方法进行验证，建立水
面爆炸仿真模型，通过对比兴波高度预测公式，验证了近水面爆炸模拟方法的正确性。
（2）根据建立的近水面爆炸计算模型，对近水面爆炸兴波的生成及演化规律进行
分析。针对兴波波面的传递规律，拟使用海浪参数描述兴波特征，对兴波生成的机理
和现象进行解释。分析爆炸参数对水面兴波特性的影响，最后选取适当的工况对爆炸
兴波作用下的船体运动特征进行分析。
（3）针对近水面阵列爆炸，基于单爆源兴波传递规律的基础，进一步考虑同等装
药配比的阵列爆炸兴波特性，并探究不同空间参数对于阵列爆炸兴波特性的影响。在
得到不同空间参数对其影响规律以后，选取适当的工况，建立简化的船体模型，分析
近水面阵列爆源的不同布阵方式对于船体运动特性的影响。
（4）考虑海浪场参数（波高、波长、相位）对爆炸兴波的影响，在了解爆炸兴波
在海浪场传播特性后，分析海浪参数与兴波的叠加效应。通过探讨海浪参数对兴波威
力增益效果，选取适当的工况，分别探究单爆源爆炸兴波以及阵列爆源爆炸兴波与海
浪联合作用下对舰船运动响应的影响，揭示海浪场中的近水面爆炸对舰船毁伤规律。
关键词：近水面爆炸；ALE方法；海浪参数；船体运动
海浪与近水面爆炸兴波联合作用下舰船运动特性研究
ABSTRACT
Previousstudiesonnear-surfaceexplosionshavemostlyfocusedontheunderwaterblast
shockwaveandbubbles,withfewstudiesonthegeneratedsurfacewavesintheaftermathof
theexplosion.However,inrealnavalwarfare,theimpactofexplosion-generatedsurfacewaves
onshipscannotbeunderestimated.Especiallyinnear-surfaceexplosions,largersurfacewaves
canbegenerated,whichcanposeafatalthreattoships.Therefore,investigatingthemechanism
ofnear-surfaceexplosion-generatedsurfacewavesandanalyzingtheinfluenceofdifferent
parametersonsurfacewavesisofgreatsignificancetoimprovethesurvivabilityofsurface
ships.
Thispapersimulatedandanalyzednear-surfaceexplosion-generatedsurfacewavesusing
numericalsimu