Page 51 - 《爆炸与冲击》2025年第9期

第 45 卷 王 振，等： 平整壁面通道内冲击波传播试验研究 第 9 期

3 通道内波阵面的运动和演变规律

为了解近口部爆炸后通道内超压时程曲线的演化机理和不同工况下超压时程曲线的差异形成原
因，借助模拟得到的压力云图对近口部爆炸后通道内的波阵面行为进行分析，讨论超压时程曲线演化与
波阵面行为的相关性。

3.1 近口部通道段内冲击波传播特点
使 用 3D 等 压 力 面 和 动 态 压 力 标 尺 沿 对 称 面 剖 视 处 理 模 拟 模 型 ， 如 图 13 所 示 。 TNT 药 柱 爆
炸后，冲击波以近似球形向外扩展，到达平直壁面时发生正反射。拱顶的空间约束导致附近空间压力
更高。在工况 Sim 1 下，经地面第 1 次反射后的波阵面未到达通道中轴线时，来自两侧壁面的反射波
早已相遇形成块状高压区。当地面和拱顶的反射波与侧壁的反射波相遇后，块状高压区偏向通道外
扩张。

0.824 ms 0.824 ms 0.824 ms 0.824 ms
2.852 MPa 2.711MPa 2.884 MPa 2.937 MPa
0.102 MPa 0.102 MPa 0.103 MPa 0.102 MPa
1.730 ms 1.730 ms 1.730 ms 1.730 ms
1.781 MPa 1.823 MPa 1.702 MPa 1.828 MPa
0.102 MPa 0.010 MPa 0.109 MPa 0.103 MPa
3.171 ms 3.171 ms 3.171 ms 3.171 ms
1.164 MPa 0.992 MPa 1.545 MPa 1.608 MPa
0.108 MPa 0.102 MPa 0.105 MPa 0.103 MPa

0.753 MPa 0.599 MPa 0.952 MPa 1.280 MPa
6.566 ms 6.566 ms 6.566 ms 6.566 ms
0.108 MPa 0.104 MPa 0.115 MPa 0.105 MPa

8.326 ms 0.513 MPa 8.326 ms 0.452 MPa 8.326 ms 0.608 MPa 8.326 ms 0.896 MPa
0.105 MPa 0.103 MPa 0.102 MPa 0.103 MPa

Sim 1 Sim 2 Sim 3 Sim 4

图 13 爆炸近区的波阵面变化
Fig. 13 Wave front changes in the vicinity of the explosion

冲击波沿通道内壁传播时先发生规则倾斜反射，靠近壁面处压力较高。当入射角超过 45°时，反射
波赶上入射波发生马赫反射，形成马赫环。4 种工况下，在第 1 个测点处均发生马赫反射。在堵口爆炸
工况下的通道内，前波面压力比开放空间爆炸工况下更高，传播距离更远，此现象符合Орленко [20] 的分
析：压力高的波阵面传播速度快。随着冲击波的传播，入射角度增大，三波点远离壁面向前波面中心移
动，马赫环宽度增大；具有更高压力值的马赫波传播速度更快，前波面前凸逐渐向平面发展；特别是当爆
炸当量大或位置近时，压力显著高于前波面中心的马赫环，会导致前波面向后凹陷。
由图 13 可知，经通道内壁第 1 次和第 2 次反射形成的反射波阵面先后经过地面测点，造成近口部通
道段超压时程曲线具有多峰值特征。在口内 3 m 处，前波面与后方第 2 次反射波阵面拉开距离，第 1 峰
值后超压快速衰减至负超压。在工况 Sim 4 中，前波面掠过口内 3 m 处后，紧随而至的经拱顶和侧壁
第 1 次反射的反射波造成超压时程曲线上新峰值迅速出现，且新峰值顶部存在多个细小峰值，由不同时
刻到达测点的波阵面造成。

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