水雷冲击掩埋的一维--三维模型预测

摘要： 当圆柱体或非圆柱体海军水雷通过空气、水和沉积物下落时, 水雷冲击掩埋状态预测模型建立了一段时间历程. 模型的输出是预测水雷在空气和水柱中的运动轨迹、在沉积物中的掩埋深度和方向, 以及雷体在掩埋物中凸出部分的高度、面积和体积. 模型的输入包括环境、水雷特征和初始释放状态等参数. 综述近30年来水雷冲击掩埋预测模型从一维到三维的发展情况: (1)一维模型预测了在水雷降落角度恒定时的水雷质心的垂向位置; (2)二维模型预测了水雷质心在($x$, $z)$二维平面中的位置以及绕$y$轴的旋转情况; (3)三维模型预测了水雷质心在($x$, $y$, $z)$三维空间里的位置以及绕$x$, $y$和$z$轴的旋转情况. 这些模型均通过从水雷冲击掩埋试验中获得的实验数据进行了验证. 一维模型只求解了在沿$z$轴方向运动的一个动量方程, 它不能很好地预测水雷的运动轨迹和掩埋深度. 二维模型仅限于水雷在($x$, $z)$平面中的运动状态预测, 而且要求雷体周围的流体是静止的, 另外, 使用了不准确的阻尼系数和不精确的沉积物动力学. 因此, 二维模型在水雷的运动轨迹和埋藏深度的预测上误差很大(比在Monterey湾砂底观察的深度大6$\sim$10倍). 三维模型能很好地预测圆柱体、近圆柱体以及实验用的Manta和Rockan等水雷的运动轨迹和掩埋深度