弱流固耦合对气泡动力学和冲击载荷特性的影响

本文结合实验与数值方法研究了水下高压气泡与结构间的弱流固耦合过程，发现结构的弱响应会对气泡动力学行为及其载荷产生显著影响，并通过系统对比刚性固定、刚性可动与弹性三类边界条件，揭示了结构惯性和弹性对射流形成与载荷特性的影响机制。结果表明，结构惯性效应主要引起整体平动与动量耗散，影响较小且相对稳定；而弹性效应则通过能量存储再释放的反馈机制，在坍塌阶段向流场和气泡局部位置注入能量，使得定向射流生成的临界距离明显小于Blake准则，且可使气泡脉动周期缩短达8.9%，射流宽度减小约46%，速度提升约90%。并在超近场下诱导局部流场失稳，致使气泡发生颈缩，生成高速针状射流，是产生显著差异的主要因素。在此基础上，基于无量纲厚度D*（D / Rm ，其中D 为板厚，Rm为气泡最大半径），建立了弱流固耦合系统中结构边界的简化判定准则，为工程中快速判断边界简化可行性、量化弱耦合影响强度提供了判据。