水下爆炸数值模拟系统 UDAS：探索水下爆炸奥秘的国产 “利器”
在海洋工程、国防军事等众多领域，水下爆炸现象的研究至关重要。然而，长期以来相关核心技术被国外垄断，严重制约着我国在这些领域的发展。 如今，一款完全由我国自主开发的先进水下爆炸数值模拟系统 ——UDAS 应运而生，打破了技术封锁，填补了国内空白，为我国水下爆炸研究提供了坚实的技术支撑 。
UDAS 计算可视化界面
自主核心技术，打破国外垄断
- 流固热耦合技术 ：UDAS 系统采用的先进流固热耦合技术，是北京简微知行科技有限责任公司自主研发的成果。它能够精确地模拟水下爆炸过程中流体、固体以及热效应之间的相互作用。 在水下爆炸时，爆炸产生的冲击波在水中传播，对周围的结构物产生冲击作用，同时伴随着热量的释放和传递。这项自主技术使得系统能够全面考虑这些因素， 真实地再现爆炸过程中各个物理量的变化，为研究人员提供准确的数据支持。它不仅摆脱了对国外技术的依赖，更在技术精度和应用范围上实现了突破， 为我国在水下爆炸研究领域赢得了主动权。
- ALE 与 CEL 算法 ：任意拉格朗日 - 欧拉（ALE）算法和耦合欧拉 - 拉格朗日（CEL）算法作为 UDAS 系统的关键技术，同样是我国自主创新的结晶。 这些算法允许网格在计算过程中根据流体和结构的运动进行自适应调整，有效解决了传统拉格朗日方法和欧拉方法在处理大变形问题时的局限性。 在水下爆炸模拟中，爆炸气泡的脉动、破溃以及射流等现象会导致流体和结构发生复杂的大变形，ALE 和 CEL 算法能够精确地捕捉这些变形过程， 尤其是在近场气泡脉动计算中表现卓越，确保模拟结果的准确性和可靠性。
- 显式动力学技术 ：系统运用的显式动力学技术，也是我国自主研发的重要成果。它能够高效地求解水下爆炸过程中的瞬态动力学问题。显式算法在处理高度非线性、 短时间内发生剧烈变化的物理过程时具有明显优势，它可以快速地计算出爆炸冲击波的传播、气泡的动态演化以及结构的响应等， 大大缩短了模拟计算的时间，提高了工作效率。
创新算法，精准计算多场景
UDAS 系统在算法应用上独具优势，系统采用了双重渐进近似方法（DAA）实现远场冲击波、气泡和空化的高效计算，在确保计算精度的同时， 能够充分考虑远场复杂物理现象间的相互作用，精准模拟冲击波在远距离传播过程中的衰减规律，以及气泡和空化在远场区域的演变特性，并大幅减小了计算量。 无论是 ALE 算法、CEL 算法在近场的精细模拟，还是 DAA 算法在远场的准确计算，都为系统完成多样化场景计算提供了坚实支撑， 从舰船 / 潜艇受水下爆炸冲击响应的精确分析，到水下结构破坏仿真的精准还原，再到空爆 / 水爆组合仿真的复杂场景模拟， UDAS 都能凭借其算法优势，输出可靠且详细的计算结果，满足不同领域对水下爆炸模拟的多样化需求 。
气泡脉动射流模拟
强大功能，模拟复杂多相流
- 支持气相、液相多相流 ：水下爆炸过程涉及到气相（如爆炸产生的气体）和液相（水）的多相流动，UDAS 系统具备强大的多相流模拟能力。它能够准确地描述气相和液相之间的相互作用，包括气体在水中的扩散、气泡的形成和运动等。通过对多相流的精确模拟，研究人员可以深入了解水下爆炸过程中气体与液体之间的能量传递和物质交换机制，为相关领域的研究和工程设计提供有力依据。
- 再现水下爆生气泡的物理现象 ：该系统能够高度逼真地再现水下爆生气泡的脉动、破溃、射流、空化等现象。气泡的脉动是水下爆炸过程中的一个重要特征，它会对周围结构产生周期性的压力作用，可能导致结构的疲劳破坏。UDAS 系统可以精确地模拟气泡脉动的周期、振幅以及脉动过程中压力的变化。当气泡达到一定体积后会发生破溃，产生高速射流，对附近结构造成严重破坏。系统能够清晰地展现气泡破溃和射流形成的过程，为研究结构的抗冲击性能提供关键数据。此外，系统还能模拟空化现象，即液体在低压区域形成空泡并随后破裂的过程，这对于评估水下爆炸对结构的损伤具有重要意义。
- 模拟对结构的破坏作用 ：对于水下爆炸对结构的破坏作用，UDAS 系统提供了详细而准确的模拟结果。它可以根据不同的爆炸参数（如炸药类型、装药量、爆炸位置等）和结构参数（如结构材料、形状、尺寸等），计算出结构在爆炸载荷作用下的应力、应变分布，以及结构的变形和破坏模式。通过模拟，研究人员可以提前评估结构在水下爆炸环境中的安全性，为结构的设计优化和防护措施的制定提供科学指导。
舰船毁伤数值模拟
广泛应用，推动自主创新
- 海洋工程领域 ：在海洋平台建设、海底管道铺设等海洋工程中，需要考虑水下爆炸可能对工程结构造成的影响。UDAS 系统可以帮助工程师们预测爆炸风险，优化结构设计， 确保海洋工程设施在复杂的海洋环境中安全可靠地运行。例如，在进行海上石油钻井平台的设计时，利用 UDAS 系统模拟水下爆炸对平台结构的冲击作用， 根据模拟结果对平台的支撑结构、防护装置等进行改进，提高平台的抗爆性能。
- 国防军事领域 ：对于军事装备的研发和作战效能评估，水下爆炸数值模拟具有重要意义。UDAS 系统可用于研究鱼雷、水雷等水下武器的爆炸威力和毁伤效果，为武器的设计改进提供依据。 同时，通过模拟水下爆炸对舰艇、潜艇等作战平台的影响，能够帮助军事人员制定合理的防护策略和作战方案，提升军队的战斗力和生存能力。例如，在新型潜艇的设计过程中， 利用 UDAS 系统模拟水下爆炸场景，分析潜艇结构的薄弱环节，从而采取针对性的防护措施，增强潜艇的抗爆能力。
- 科研教育领域 ：在科研机构和高校中，UDAS 系统为研究人员和学生提供了一个强大的研究和学习工具。它可以帮助科研人员深入开展水下爆炸相关的基础研究，探索新的物理现象和规律。 对于学生而言，通过使用该系统进行数值模拟实验，能够直观地了解水下爆炸的过程和原理，提高对相关专业知识的理解和掌握程度，培养创新思维和实践能力。 例如，在高校的爆炸力学课程教学中，学生可以利用 UDAS 系统模拟不同条件下的水下爆炸实验，与理论知识相结合，加深对课程内容的理解。
选择 UDAS，拥抱自主创新未来
水下爆炸数值模拟系统 UDAS 作为国内完全自主开发的软件系统，它的诞生不仅代表着国内软件企业在水下爆炸数值模拟软件领域逐步形成了产品， 也是国产工业软件砥砺前行的一个缩影。无论您是从事海洋工程设计、国防军事装备研发，还是开展相关科研教育工作， 选择 UDAS，就是选择掌握自主技术、保障发展安全、推动创新进步。让我们携手共进，利用 UDAS 系统的强大功能，开启我国水下爆炸研究自主创新的新征程， 为我国相关领域的高质量发展贡献力量，在国际舞台上展现我国自主创新的风采 。
