水下声弹作为由潜艇发射的水下武器,当到达目标区域后爆炸产生声效能而发挥作战功效。已知的研究表明,爆炸威力决定着爆炸产生的声效能。因此水下运动特性和爆炸威力是研究水下声弹的重点。本论文采用理论分析、数值模拟和试验相结合的方法对声弹水中运动特性和爆炸威力特性进行了研究。研究结论可为水下声弹结构设计、运动特性提升、爆炸声信号研究以及柱形子弹水下爆炸威力场分布等相关理论提供补充和技术支持。首先,建立水下声弹水中运动流场模型,利用基于S-A的DES模型对雷诺数Re=106的声弹水中运动特性进行了分析,获得了运动所受的平均阻力系数、升力系数和斯特劳哈尔数,并与已有的同雷诺数下子弹水中运动试验结果进行了对比,验证了数值模拟的准确性。得到并研究了卡门涡街现象以及分析了声弹周围时均流场特性。最后分析了声弹在更高雷诺数情况下运动所受的平均阻力系数和斯特劳哈尔数,以及水下声弹表面截面形状对平均阻力系数和斯特劳哈尔数以及涡街的影响。对弹药水下爆炸威力特性进行了研究。建立了爆炸冲击波传播模型,得到了水下爆炸冲击波传播规律。建立了单装药和双装药水下爆炸模型,对比分析了单装药和双装药的传播特性,得到了能量对冲击波持续时间的影响;研究了双装药在不同延时起爆时间下的爆炸特性。建立了有限元模型,对气泡脉动物理过程进行了研究,确定了 AUTODYN在模拟气泡脉动过程的准确性,在此基础上分析了爆炸深度对气泡脉动周期和气泡脉动最大半径的影响。设计并进行了水下单个炸药爆炸和连续爆炸试验,将爆炸冲击波转换为声信号进行研究。对声信号进行了分析,得到了单个炸药爆炸声压级和连续爆炸声压级。利用小波变化研究了声信号能量分布。研究了一定频率范围内声信号散射强度与频率的关系。利用Welch方法得到了水下爆炸冲击波功率谱。在多子弹连续爆炸试验中,还研究了爆炸间隔时间对爆炸声压级凹点和功率谱的影响。在水下声弹柱形子弹水下爆炸威力场研究中,通过分析几种不同长径比柱形子弹的水下爆炸威力场,并与等药量球形装药爆炸威力场进行对比分析,得出柱形子弹和等药量球形装药远场冲击波等效关系,赋予等效关系准确的函数,并对函数进行拟合和推导。再结合P.Cole经验公式得出柱形子弹爆炸威力场计算公式,并对推导公式进行了试验论证,证明了公式的科学性。