Page 9 - 《爆炸与冲击》2026年第01期

第 46 卷 黄 超，等： 近水面空中爆炸冲击波的载荷特性 第 1 期

将各个工况数值模拟得到的空中冲击波超压峰值与实验结果进行对比，如表 2 所示。总体上看，随
着距离的增加，水面的空气冲击波超压峰值呈指数下降，数值模拟结果整体较实验值略低，但基本规律
一致，模拟与实验结果的平均绝对偏差在 20% 左右。通过分析冲击波的到达时间发现，由于空中超压传
感器采用支架固定在水箱底部，安装不平导致位置出现了偏差，因此部分测点的数据偏差较大。此外还
通过对比发现，尽管在触水爆炸条件下，测点距爆心的距离更近，但冲击波超压峰值却相比近水爆炸和
空中爆炸低得多。

表 2 空中冲击波超压峰值的实验和模拟结果对比
Table 2 Comparison of air blast overpressures between experiment and simulation
超压峰值
工况 0.5 m 测点 1.0 m 测点 1.5 m 测点 2.0 m 测点
实验/kPa 模拟/kPa 误差/% 实验/kPa 模拟/kPa 误差/% 实验/kPa 模拟/kPa 误差/% 实验/kPa 模拟/kPa 误差/%
1 751.8 671.1 −10.7 250.2 169.2 −32.4 114.9 81.9 −28.7 69.8 52.0 −25.5
2 631.1 717.5 13.7 264.3 119.8 74.7
3 1 335.0 1 215.0 −9.0 384.7 192.0 169.1 −11.9 117.9 99.0 −16.0
4 1 697.4 1 503.4 −11.4 360.8 293.1 −18.8 144.2 122.7 −14.9 90.7 70.1 −22.7
5 2 855.1 2 332.6 −18.3 529.9 197.4 108.5
6 2 912.2 3 480.1 19.5 717.5 950.3 32.4 278.4 327.3 17.6 138.5 170.0 22.7
7 1 129.1 722.1 −36.0 376.2 285.7 −24.1 194.9 125.0 −35.9 101.6 72.6 −28.5
8 1 868.7 1 207.4 −35.4 563.8 546.1 −3.1 203.1 112.5
9 1 807.6 1 651.9 −8.6 671.1 271.8 322.2 18.5 151.6 170.3 12.3
平均值 18.1 22.1 21.2 21.3

3 分析与讨论

3.1 爆炸过程

为了更清楚地观察爆炸过程中的冲击波演化，将爆轰产物和空气的密度场绘制成云图。图 7 给出
了空中爆炸（工况 7）时爆轰产物气体与空气密度流场演化的模拟结果。可以看到，空中爆炸场景中，由
于距离水面较远，爆轰产物气体对水面的作用较弱，水面没有产生明显变形，冲击波在水面的反射行为
与空中爆炸波在地面的反射行为类似。

−3
Density/(kg·m ) Density/(kg·m ) Density/(kg·m )
−3
−3
0 1.250 2.500 3.750 5.000 0 0.750 1.500 2.250 3.000 0 0.497 0.993 1.490 1.986
1.5 1.5 1.5
1.0 1.0 1.0
z/m 0.5 z/m 0.5 z/m 0.5
0 0 0
−0.5 −0.5 −0.5
−1.0 −1.0 −1.0
−1.5 −1.0 −0.5 0 0.5 1.0 1.5 −1.5 −1.0 −0.5 0 0.5 1.0 1.5 −1.5 −1.0 −0.5 0 0.5 1.0 1.5
x/m x/m x/m
(a) t=0.15 ms (b) t=0.81 ms (c) t=2.72 ms

图 7 空中爆炸的气体密度场分布
Fig. 7 Density field distribution of gas in air blast

011001-6