Page 87 - 《爆炸与冲击》2026年第2期

第 46 卷 彭江舟，等： 城市建筑外爆威力场与毁伤效应数智仿真模型及应用 第 2 期

1 600 Explosive source

Valid point Valid point
1 343
1 086

y/mm 829
571
314
57
Explosive source
−200
−600 −279 43 364 686 1 007 1 329 1 650
x/mm
(a) Building geometry of experiment (b) Building geometry of simulation

图 2 实验与仿真的爆炸场景
Fig. 2 Experimental and simulated explosion scenarios
250

Experiment Valid point
200 OpenFOAM Peak overpressure/kPa
3 000
Overpressure/kPa 100 2 500
150

1 500
50
750
0 Explosive source
0
−50
0 2 4 6 8
Time/ms
(a) Validation of simulation (b) Results of simulation
图 3 仿真方法的有效性验证
Fig. 3 Validation of simulation methods

反射外流条件。本文旨在通过设计一系列具有不同几何形态的柱体，以此简化复杂的建筑外爆实体模
型，进而聚焦于建筑表面空气在爆炸作用下冲击波的传播过程，实现精确的建筑外爆数值模拟。在此过
程中，利用 OpenFOAM 平台中的网格划分器，实现网格划分，如图 4(a) 所示，选用 OpenFOAM 平台中的
密度基求解器实现爆炸冲击波传播不可压缩方程的求解。通过直接求解质量、动量和能量守恒方程，该
求解器能够精确捕捉流体动态过程中的密度变化，实现建筑外爆数值模拟，从而提取峰值超压、最大正
相冲量、冲击波抵达时间等关键建筑外爆参数，如图 4(b)～(d) 所示。如图 5 所示，冲击波在区域边缘完
全耗散，这同时保证区域外的建筑不受冲击波威力影响且区域内的冲击波传播几乎不受区域外建筑的
影响。

Overpressure/kPa Impulse/(Pa·s) Time/ms
4 72 0.57
200 500 10
20
400 1 000 30
600 1 500 40
800 50
1 000 2 000 60
70
1 200 2 500 80
1 400 3 000 90
1 600 3 500 10
1 800 4 000 11
2 000 4 500 12
13
2 300 5 100 15
(a) Meshing of building (b) Peak overpressure (c) Peak positive phase impulse (d) Shockwave arrival time
图 4 建筑外爆数值仿真
Fig. 4 Numerical simulation of building implosion
022202-4