1.1  国内外研究的研究现状

1949年R.H.Cole出版的《水下爆炸》一书中第一次对水下爆炸进行了比较系统的研究，该书不仅仅总结了美国从1941年到1949年对水下爆炸进行研究得到的相关成果，具体介绍了水下爆炸的基本物理、化学变化以及载荷的传播和分布特点，而且还在理论上研究讨论了水下爆炸的爆炸机理。19世纪80年代以来，计算机的迅速发展以及实验技术的不断更新进步，人们对水下爆炸的研究也有了跨越式的发展。近年来，数值计算已经成为研究爆炸力学的三个基本手段之一，这归因与计算机硬件以及算法的进一步完善。就目前而言，合理有效的综合理论分析、实验研究以及数值计算这三种方法是国内外研究水下爆炸的大势。68310

1.2  水下爆炸的实验技术研究

水下爆炸的实验方式主要有大规模的海上实船实验、室外大型水池爆炸实验、室内模拟实验。

自从大航海时代以来，由于海洋利益的日益突出，各国积极地进行了大量的海上实船实验。第一次全面的水下爆炸实验发生在1874年8月份，由英国海军在Portsmouth的Stoke海湾进行[1].多年来，美国人领跑世界各国，一直不断地开展实船实验，对海狼级核潜艇、阿里伯克级驱逐舰等开展了大规模的海上实船水下爆炸冲击实验（图.1）。此外，浮动冲击平台试验作为实船试验的补充，因其相对方便，对场地跟实验对象要求较低，在舰船抗冲击研究中也被广泛应用。为此，世界各海军强国都积极地建立海上实验平台（如图1.2），由于实船实验在验证舰艇冲击理论时，最具权威，最有效，受到各海军强国的高度重视。但实船实验的成本太高，实验周期长，安全性差，每次实验的偶然性太高，不可重复，因而没有广泛应用到科学实验中来。

由于实船在水下爆炸过程中具有极其复杂的动力学过程，尚有很多问题需要进一步研究。因此，建造有针对性的水中爆炸专用试验设备及防护装置，进一步的研究和掌握水中爆炸规律及冲击波防护措施，对加强舰艇的抗爆能力具有重要意义。伍俊等[2]设计建造了可进行不同水深、不同装药、不同气浪作用下的大型爆炸水池实验装置（图1.3），运用一维弹性平面波理论，对水中爆炸实验装置结构设计的主要问题进行分析。论文网

虽然大型爆炸水池实验装置相比实船爆炸实验有了很大的简化性，实验周期、实验成本、实验的危险性得到了很大程度的降低，但其仍然稍显笨重，不适合实验室里的水下爆炸研究。本课题的研究目的在于，研究一种水下冲击波的等效加载装置，以减小实验周期，提高水下爆炸研究的可控性，增加实验的可重复性，降低实验成本，简化实验操作，便于在实验室里研究水下爆炸的理论。

1.3  水下爆炸仿真技术研究

水下爆炸仿真主要从三个方面进行研究：一、研究水下爆炸对目标物破坏的数学模型，建立水下爆炸的边界条件处理方法；二、研究水下爆炸的建模技术；三、分析建立水下爆炸的计算方法、研究仿真后的后续处理技术。最终模拟并仿真水中炸药的爆炸强度以及舰艇抗冲击的全过程。

S.A.Wilkerson等[3]考虑了刚性壁和自由界面对于气泡形成和发展过程的影响和气泡射流的作用等，利用DYSMAS/E有限差分程序进行气泡动力学的计算，比较分析了在该问题应用上可压缩流体理论和不可压缩流体理论的优缺点，将计算结果与实验观察记录的结果进行了对比。

姚熊亮等[4]在对圆筒结构水下爆炸进行数值实验研究时，结合使用了大型有限元计算软件ANSYS/LSDYNA等，讨论流场边界的约束情况，并得出了人工边界在确定边界约束上的应用。