Underwater explosion generates various physical phenomena such as shock wave, bubble pulsation and bubble jet. These phenomena involve complicated problems, which consist of high pressure, large deformations and multi-interface flow, etc. In this study, a Lagrangian meshless method, smoothed particle hydrodynamics(SPH) is applied to simulate the whole process of underwater explosion. It has different time scale and equation of state for pressure term between shock physics and bubble dynamics in standard SPH formulation. For this reason, numerical modules for each phenomenon are presented separately, and a method for obtaining the transition point where the module is converted is proposed. In addition, a modified state equation is presented to implement the gas bubble pulsation phenomenon. The numerical model verification is performed via comparing with empirical formulas, other numerical methods, and experiments.
수중폭발은 충격파, 거스버블 맥동, 버블 제트와 같은 다양한 물리현상을 유발한다. 이와 같은 현상은 고압, 대 변형, 다 상, 다 경계로 구성된 복잡한 문제이다. 본 학위논문에서는 수중폭발의 전 과정을 시뮬레이션 하기 위하여 라그랑지안 기반의 입자법인 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)를 적용 하였다. 충격파와 가스 버블의 물리현상은 각각 다른 시간단위를 가지며 또한 다른 상태방정식이 이용된다. 이와 같은 이유로, 각 현상에 대한 수치적 모듈이 분리되어 제시 되었으며, 모듈이 전환되는 전이점을 얻기 위한 방법이 제시 되었다. 또한, 가스버블 맥동현상의 구현을 위하여 수정된 상태방정식을 제안하였다. 수치해석 모델의 검증은 실험식, 타 수치기법, 그리고 실험과의 비교를 통해 수행되었다.
