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龍圖騰網恭喜中國海洋大學申請的專利一種水下爆炸沖擊波在非均勻聲學流場中傳播的計算方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN119378446B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-16發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202411918014.1，技術領域涉及：G06F30/28；該發明授權一種水下爆炸沖擊波在非均勻聲學流場中傳播的計算方法是由武文斌;雷云濤設計研發完成，并于2024-12-25向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種水下爆炸沖擊波在非均勻聲學流場中傳播的計算方法在說明書摘要公布了：本發明提供了一種水下爆炸沖擊波在非均勻聲學流場中傳播的計算方法，基于局部間斷伽遼金方法和連續性條件建立的非均質流體中水下爆炸載荷的軸對稱計算模型，模擬水下爆炸沖擊波在非均質流體中的傳播，通過構建專門針對非均質流體的計算模型，并結合連續性條件，實現了對含有聲速不連續界面和聲速梯度的非均質流場中水下爆炸沖擊波傳播過程的有效模擬。本發明能夠準確分析聲速躍層界面對水下爆炸沖擊波傳播路徑、載荷峰值的影響，為潛艇在聲速躍層附近的行動提供更可靠的水下爆炸載荷數據。本發明可有效研究流場聲速梯度對水下爆炸載荷和空化特性的影響，依據更精準的水下爆炸載荷輸入數據來優化防護船舶與海工結構的設計建造方案。

本發明授權一種水下爆炸沖擊波在非均勻聲學流場中傳播的計算方法在權利要求書中公布了：1.一種水下爆炸沖擊波在非均勻聲學流場中傳播的計算方法，其特征在于，包括以下過程：步驟1，建立流場范圍及大小，并將流場離散為矩形網格；基于對應的矩形網格節點與單元信息數據，將矩形單元分裂并對新節點和單元編號處理，得到包含編號信息的三角形單元流場數據；步驟2，基于三角形單元流場數據，對入射波加載面、爆點和源點位置進行設置，然后采用Geers-Hunter模型及遠場水下爆炸壓力計算公式分別計算爆點處時間-荷載數據以及離散的三角形單元流場入射波加載面上的動壓數據；步驟3，使用LDG方法對水下爆炸沖擊波在離散三角形單元流場傳播二階波動方程進行推導，得到用于計算水下爆炸沖擊波在離散三角形單元流場中傳播的控制方程；水下爆炸沖擊波在流體中的傳播滿足二階波動方程，二階波動方程計算公式為： 1式中p是流體的動壓力，Δ表示拉普拉斯算子，表示流體的動壓力對時間的二階導，c是流體在流場Ω里面的聲速；輔助變量被引入到柱坐標系下的軸對稱模型中，二階波動方程在柱坐標系下的軸對稱模型表示為： 2 3 表示求導運算符號，q1表示流體動壓對空間r方向求偏導再乘以聲速c；q2表示流體動壓對空間z方向求偏導再乘以聲速c；等式兩邊分別乘以檢驗函數ψ、?和φ，通過分部積分運算法則和高斯公式得到水下爆炸沖擊波在離散三角形單元流場傳播的控制方程，控制方程表示為： 4 5 6式中表示流體動壓在離散三角形單元K中的近似解，和分別表示輔助變量在離散三角形單元K中的近似解，?K表示離散三角形單元的邊界，是單元邊界的單位外法向量，和分別表示檢驗函數對r和z求偏導，表示檢驗函數對r求偏導，表示檢驗函數對z求偏導，和分別表示流場聲速對r和z方向的偏導，，和是單元邊界的數值通量；步驟4，基于得到的控制方程，通過坐標轉化將控制方程中各個積分項的計算轉化成高斯積分公式計算，并計算各個高斯積分點處的聲速值；其中坐標轉換以及計算高斯積分點聲速值具體為：將柱坐標系中的三角形單元投影到等參元坐標系中，柱坐標系中三角形單元的三個節點投影到等參元坐標系中分別對應-1,-1，1,-1和-1,1；三角形單元K內任意一點的位置可以用下面的坐標變換表達式表示： 7式中ξ,η表示投影點在等參元坐標系中的位置坐標，，和是第k個單元三個節點在柱坐標系下的位置坐標；將柱坐標系中的線單元投影到等參元坐標系中，柱坐標系中一條線的兩個節點投影到等參元坐標系中分別對應-1和1，柱坐標系中線上任意一點的坐標轉換到等參元坐標系中的坐標變換表達式為： 8式中和分別是柱坐標系下第i條邊的兩個節點；計算高斯積分點處的聲速值的表達式為： 9式中是第k個單元形心處的聲速值，表示第k個單元的形心坐標，表示高斯積分點的坐標；步驟5，計算離散三角形單元流場聲速連續、間斷和流場邊界處單元邊界的數值通量；當流場聲速間斷具體計算為：當聲速cr,z間斷時，則三角形單元邊界處的聲速值是間斷的；單元邊界的數值通量需要滿足連續性條件和；和分別表示單元K的邊e處的聲速值和與單元K的邊e相鄰單元在邊e處的聲速值；聲速間斷處的數值通量計算如下： 10 11式中ci表示聲速不連續界面任意一側單元的聲速值； 和的計算如下： 12 13式中和分別表示動壓和輔助變量在單元邊界處的數值通量的近似解，表示單元邊界兩側流體動壓近似解的平均值，表示單元邊界兩側的輔助變量近似解的平均值，表示單元邊界兩側的流體動壓的近似解在法向上的跳躍計算，表示單元邊界兩側的輔助變量的近似解在法向上的跳躍計算；步驟6，計算控制方程中輔助變量1和輔助變量2的近似解，輔助變量1是流體動壓對空間r方向求導再乘以聲速c，輔助變量2是流體動壓對空間z方向求導再乘以聲速c；步驟7，計算流場動壓對時間的二階導；步驟8，計算離散三角形單元流場的動壓結果，計算時引入壓力截斷模型處理空化效應，并在計算得到的動壓結果中添加人工體積粘度；步驟9，基于步驟3至步驟8的計算結果，獲得初始時刻離散三角形單元流場所有單元的物理量，采用四階龍格庫塔法計算下一時刻離散三角形單元流場所有單元物理量，實現對水下爆炸沖擊波在非均質流場的傳播特性的模擬。

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