Page 106 - 《爆炸与冲击》2026年第01期

第 46 卷 陈 丁，等： 非药式水下爆炸冲击波加载的PD-SPH建模与分析 第 1 期

GPU1 GPU2
Node0 Node1
CPU CPU
T (0) MPI T (1) T (2) MPI T (3) T (4) Begin
PCI-e PCI-e
GPU0 GPU1 GPU2 GPU3 GPU4 Initialization: GPU
CUDA configuration
Data0 Data1 Data2 Data3 Data4
GPU sub-region division
GPU0 GPU1 GPU2 Sub-region 1 Sub-region 2

Particle exchange Particle exchange Particle exchange

Communication Communication Communication
configuration configuration configuration
Yes Communication
No Communication Communication Data
Update Particle information communication
sub-region？ Prediction Prediction Prediction
velocity velocity velocity
Calculate Calculate Calculate Calculate Calculate Calculate
PD SPH PD SPH PD SPH
force force force force force force

Calculate FSI Calculate FSI Calculate FSI
force force force
Force Force Force
communication communication communication
Modify velocity Modify velocity Modify velocity
Update Update Update
displacement displacement displacement
t=t+∆t
Save result and output
End

图 2 PD-SPH 的多 GPU 并行计算流程
Fig. 2 Multi-GPU parallel computing process of PD-SPH

4 非药式水下爆炸冲击波加载模拟

4.1 基本原理

Gerard 等 [35] 根据一维冲击波理论对激波管进行了改进，使其能够反映加载过程中水对靶板的耦合
作用，该装置主要由一级轻气炮、激光测速装置、活塞和水舱等组成，采用设定速度的飞片与水舱端部
活塞正撞击的方法，在水舱中产生呈指数型衰减的水下冲击波载荷，最后经水舱介质传播至靶体。

4.2 模型尺寸
为验证本文所提出的 PD-SPH 模型在模拟水下爆炸冲击波加载问题中的准确性，开展了一种非药式
冲击波加载的模拟。参考任鹏等 [5] 给出的一种非药式水下爆炸冲击波加载的试验模型。其加载装置示
意图如图 3 所示。依据试验数据 ，本案例的活塞和飞片采用 s-7 钢材料，飞片质量为 0.267 kg，活塞厚度
[5]
为 23 mm。
4.3 模型验证
为分析不同飞片速度所产生的靶板峰值压力的变化规律，通过增大靶板厚度使靶板不发生明显的
变形及损伤破坏，消除靶体变形对量测峰值压力的影响，设定靶板厚度为 25.4 mm。SPH/PD 粒子离散间

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