Modeling underwater explosions: Extending Charles to FIVER

Modellering av eksplosjoner og implosjoner under vann er viktig for design av farkoster og installasjoner både under vann og på havoverflaten. Det finnes enkle modeller, ofte i form av empiriske kalibreringer, for beregning av lastene opplevd ved en gitt avstand fra en eksplosjon. Disse er ofte ikke tilstrekkelige, for eksempel dersom man ønsker å vite responsen til et skip på lastene fra en eksplosjon i nærheten av skipet. Det er derfor nødvendig å kunne simulere slike problemstillinger med høy nøyaktighetsgrad, og ta hensyn til interaksjonen mellom eksplosjonsgasser, vann, luft og skipet samtidig. Dette er et svært vanskelig problem, men moderne metoder og regneressurser er i dag i stand til å simulere disse problemene, og gir viktig innsikt i realistiske scenarioer. Denne rapporten dreier seg om implementering av en metode for simulering av eksplosjoner og implosjoner under vann i strømningsløseren "Charles", som er i hyppig bruk ved Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) i dag. Denne utvidede simuleringsevnen vil gjøre FFI i bedre stand til å simulere slike problemer og bygge opp kompetansen på dette området. Metoden "finite volume method with exact two-phase Riemann solver (FIVER)" har blitt implementert i Charles. Denne metoden er spesielt egnet til å simulere interaksjon mellom materialer som har svært ulike egenskaper, under de ekstreme tilstandene som oppnås umiddelbart etter detonasjon av et høyeksplosiv. Metoden er av en type som lett lar seg implementere i strømningsløseren. I dette arbeidet har metoden blitt implementert og testet for endimensjonale problemer. I videre arbeid vil strømningsløseren videreutvikles, og metoden vil bli implementert for to og tre dimensjoner, slik at realistiske problemstillinger kan simuleres.