Considerando que as ogivas de armas subaquáticas frequentemente utilizam explosivos cilíndricos, enquanto a suposição tradicional de esfera equivalente aplica-se apenas ao campo distante em um contexto de engenharia, este artigo, baseado na teoria das curvas polares de ondas de choque, revela os mecanismos de reflexão e transmissão da onda de detonação na interface entre o explosivo e a água, esclarecendo o mecanismo de formação da pressão inicial da onda de choque; em seguida, estabelece-se um modelo numérico tridimensional ALE (Lagrangiano-Euleriano Arbitrário) para estudar sistematicamente o efeito da relação comprimento-diâmetro (1,5:1~4:1) e o efeito direcional (0°~90°) sob condições de detonação central sobre as características da carga da onda de choque na faixa de distância adimensional de explosão 1~20, validando a eficácia do modelo por meio de análise teórica, fórmulas empíricas e dados experimentais. Os resultados indicam que, após a explosão do explosivo cilíndrico, a onda de choque inicial apresenta formato elipsoidal; quanto maior a relação comprimento-diâmetro, maior a diferença na velocidade de propagação axial e radial; a pressão de pico apresenta efeito direcional significativo no campo próximo, com valor máximo inicial no eixo, que gradativamente se desloca para a direção radial com o aumento da distância de explosão, superando o explosivo esférico equivalente. Esse deslocamento direcional pode ser explicado sob três aspectos: diferenças geométricas na distribuição de energia, interação entre ondas raras e ondas de compressão e efeitos de superposição assíncrona. O impulso é menos afetado pela relação comprimento-diâmetro e pelo efeito direcional, pois a combinação da pressão de pico e do tempo de atenuação tende a uniformizar o impulso em todas as direções. A tendência de variação da densidade do fluxo de energia é semelhante à da pressão de pico, mas, em geral, a eficiência destrutiva omnidirecional do explosivo cilíndrico é inferior à do explosivo esférico equivalente, devido ao efeito de superposição assíncrona. Este estudo fornece uma base teórica para o projeto otimizado de ogivas cilíndricas, avaliação de potência e projeto de proteção contra explosão para navios.

Explosão subaquática;Explosivo cilíndrico;Onda de choque;Relação comprimento-diâmetro;Curvas polares de ondas de choque;Simulação numérica