气枪气泡产生的压力波：基于有限体积法的数值分析

气枪发出的压力波包含多种频率，其中低频波有利于勘探和成像，而高频波因对海洋物种有害需要被抑制。高频波源于气体释放过程中的快速流动振荡，如气体射流冲击液体、气枪气泡的膨胀以及气枪本体与气泡的相互作用。然而，这些动力学过程及其发出的波可通过气枪的特殊设计进行调节。为分析其内在关系，我们使用 STAR-CCM+ 中实现的流体体积法（VOF）结合有限体积法（FVM），基于可压缩气枪气泡模型进行了数值研究。研究了气枪的排气过程以揭示气枪本体的影响。结果表明，远场气枪压力主要与整体气体的膨胀加速度成正比。我们的结果还表明，气枪的开口和腔体形状影响气体膨胀加速度，从而显著影响压力波的第一峰值。开口越大，气体释放越快，第一峰值振幅越大；腔体长径比越大，气体释放越慢，第一峰值振幅越低。