Page 99 - 《爆炸与冲击》2026年第01期

第 46 卷 杜青松，等： 深海水下爆炸冲击波载荷及气泡脉动特性研究 第 1 期

控制参数。值得注意的是，无量纲半径 R/R Col e 的峰值始终小于 1，且随水深增加呈现递减趋势，这一现象
揭示出：数值模拟得到的气泡最大膨胀半径系统性地小于 Cole 经验公式预测值；两者间的偏差程度随水
深增加呈渐增趋势。

4 结 论

本文中采用 Zhang 方程理论模型模拟计算了不同水深、爆距和装药量的工况，对模拟所得冲击波和
气泡数据进行了分析讨论，得到以下主要结论。
(1) 爆炸冲击波压力峰值主要受装药量和爆距控制，并以幂函数形式变化，基于 Zhang 方程计算得到
的结果与 Cole 经验公式的拟合结果的一致性较好，Zhang 方程计算得到的压力峰值普遍高于 Cole 公式
的预测值，在爆距与装药量相同的条件下，压力峰值随水深增加而升高。
(2) 随水深和爆距增加，冲击波冲量和比冲击波能都会减小，在水深 2 000 m 以下冲击波冲量减小的
幅值会明显变小，相较于浅水环境，深水中的比冲击波能减小的幅值会随爆距增加而增大。当爆距和水
深不变时，仅针对装药量对于比冲击波能的影响开展研究，发现随装药量的增加，比冲击波能也在不断
增大。
(3) 基于 Zhang 方程计算得到的气泡脉动半径受装药量和水深控制，并且经分析发现在水下爆炸气
泡脉动现象中，浅水气泡会有明显的脉动过程，气泡从膨胀到坍缩会更加显著，而深水气泡受水压影响
会在膨胀后迅速坍缩。数值模拟所得气泡半径普遍小于 Cole 经验公式预测值。同时，气泡膨胀和坍缩
的过程并不是对称的，一个脉动周期内膨胀阶段时间上略大于坍缩阶段。

感谢哈尔滨工程大学张阿漫教授在理论建模与机理分析方面的指导和帮助。

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