气泡动力学在海底资源勘探、水下爆炸及微气泡减阻等船舶与海洋工程领域发挥着重要作用,由于涉及复杂的气-液多相流、流固耦合效应、结构强非线性等难题,气泡运动及其载荷特性一直是国际研究热点和难点。近年来随着深海资源的开发利用,在船舶与海洋工程领域出现了大量的柔性结构物,由于柔性结构的材料、几何非线性等因素,当水下爆炸气泡产生于柔性结构附近,可能产生较复杂的运动响应,气泡的运动及载荷特性也会受到影响,而目前关于气泡与柔性结构耦合的机理性研究仍然有一定局限性。本文对水下爆炸载荷特性进行了阐述,明确了传统数值方法在研究水下爆炸气泡及其与结构耦合特性方面的现状与不足。然后针对柔性结构与水下爆炸气泡作用过程中存在的复杂流固耦合问题,基于LS-DYNA任意欧拉-拉格朗日(ALE)数值方法及电火花气泡实验开展了机理性研究。首先,针对自由场水下爆炸及其载荷特性,采用LS-DYNA的ALE算法开展了水下爆炸冲击波、气泡脉动及射流全过程数值模拟;通过与经验公式、试验结果对比,验证了 ALE算法在求解水下爆炸冲击波载荷和模拟气泡运动特性的可靠性。针对近自由液面的水下爆炸,通过ALE算法模拟了冲击波传播、气泡运动及自由面水冢,同时探讨了距离参数的影响规律。然后,针对水下爆炸气泡与柔性结构耦合特性,采用唯象理论的Ogden模型模拟橡胶柔性结构力学特征,基于ALE算法研究了耦合过程中气泡运动规律、载荷特性以及柔性结构的动态响应。对比了相同距离参数下刚性、柔性结构附近气泡的运动,探讨了气泡坍塌射流特性的差异;针对气泡与柔性平板耦合特性,分析并探讨了不同距离参数、平板厚度参数下气泡运动、流场载荷及平板冲击响应规律。最后,利用电火花气泡实验装置和高速摄影技术,通过实验方法对气泡与柔性结构耦合特性开展机理性研究。重点对比了电火花气泡在柔性、刚性边界附近运动特性;针对典型的柔性平板与柔性软管结构,研究耦合过程中不同距离参数下气泡形态变化、射流特性以及柔性结构的动态响应特性。