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摘要
耐压结构是深海潜器的重要组成部分，但在深海的高压环境中却存在内爆的风险。为研究陶瓷耐压结构水下内爆的流场特性，使用针对可压缩多相流问题开发的开源代码，采用直接数值模拟，应用自适应直角网格，对两种压力条件下的耐压结构水下内爆进行了数值模拟。通过低压模拟结果与理论解和试验值比较，验证了模拟方法的有效性，进而开展万米级深海陶瓷耐压结构水下内爆模拟。分析发现：陶瓷耐压结构发生内爆后，其内部气腔存在多次压缩—反弹现象，深海环境压力越大则反弹越不明显；气腔反弹阶段，在结构外部将产生数倍于深海环境压力的冲击波，且传播速度接近声速；冲击波压力峰值与到球心距离呈负指数幂函数关系；在相同深海环境压力下，耐压结构外部监测点的冲击波压力与球体半径呈正比例关系。
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单位上海交通大学; 海洋工程国家重点实验室; 建筑工程学院
