WIGWAM水下核爆炸氣泡脈動理論計算及數(shù)值模擬對比分析

劉哲函,王曉明,王 燕,李 健,南 德,劉澤玉,曾 志

(1. 清華大學 工程物理系,北京 100084;2. 禁核試北京國家數(shù)據(jù)中心,北京 100085)

1963年,美國、英國和蘇聯(lián)在莫斯科達成《部分禁止核試驗條約》(Partial Test Ban Treaty,PTBT),禁止在大氣層、外層空間和水下進行核試驗。在此之前,水下核試驗一共進行了8次(美國5次,蘇聯(lián)3次)。其中,美國于1955年5月14日進行的WIGWAM水下核試驗是迄今為止爆炸深度最深、當量最大的水下核試驗,爆炸地點位于西經(jīng)126.27°、北緯28.73°,太平洋東部,距離加利福尼亞西海岸約800 km,爆炸深度為610 m,爆炸當量為30 kt TNT。盡管WIGWAM水下核試驗距今已近70年,但關(guān)于試驗測量的公開信息很少。

水下爆炸的研究一般以理論分析、實驗研究及數(shù)值模擬等方式開展。理論分析通過對復雜問題進行簡化,得到的是近似結(jié)果;實驗研究通過對測試數(shù)據(jù)的分析得到半經(jīng)驗半理論的公式,但難以解釋現(xiàn)象的本質(zhì),且實驗具有限制性,如大當量的爆炸不易具備實現(xiàn)條件及測量參數(shù)不完備等;數(shù)值模擬可較好地結(jié)合理論分析和實驗研究的優(yōu)勢,具有成本低、重復性好及測量參數(shù)豐富等優(yōu)點,隨著計算機計算能力的不斷提高,水下爆炸的數(shù)值模擬技術(shù)越來越受重視。

氣泡脈動是水下爆炸后形成氣泡的膨脹和壓縮周期性運動,是水下爆炸所特有的現(xiàn)象,能作為識別水下爆炸的特征判據(jù),但利用氣泡脈動區(qū)分水下核爆炸和常規(guī)爆炸的研究還未見報道。

為區(qū)分水下核爆炸和常規(guī)爆炸,本文從水下爆炸氣泡脈動的理論計算和數(shù)……