Page 92 - 《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

OpenFOAM GNN OpenFOAM GNN OpenFOAM GNN

0 0.5 1.0 1.5 2.0 0 1 2 3 4 0 40 80 120 160
Peak overpressure/MPa Peak impulse/(kPa·s) Arrival time/ms

图 10 单体建筑样本预测结果
Fig. 10 Prediction results of single building samples

为了进一步验证模型对冲击波传播特征细节的捕捉能力，本文选取了一个随机案例，并在 y = 37 m
处，分别提取其地面和建筑迎爆面、背爆面的峰值超压、峰值冲量、冲击波抵达时间，如图 11 所示。结
果显示，地面的峰值超压和峰值冲量均在爆心投影处达到了局部最高，并在建筑底部达到了极值。在建
筑的迎爆面，沿着建筑高度方向峰值超压和峰值冲量不断下降，这一趋势与图 10 中展示的超压荷载物
理场的预测一致；而在建筑的背爆面，超压荷载参数保持较均匀的分布。对于峰值超压、峰值冲量以及
冲击波抵达时间这三个参数，GNN 模型的预测结果均和数值仿真非常接近，显示出了良好的一致性。

Peak overpressure/kPa 360 Peak impulse/(kPa·s) 3 2 1 Arrival time/ms 90 Ground surface
600 OpenFOAM 5 4 OpenFOAM 150 OpenFOAM
120
480
GNN
GNN
GNN
sampling line
Building surface
240
60
sampling line
30
120
40
0
20
x/m 60 80 100 0 20 40 x/m 60 80 100 0 20 40 x/m 60 80 100 Explosive source
(a) Ground 150 OpenFOAM y=37 m x 1 x 2
Peak overpressure/kPa 480 x 1 : front surface Peak impulse/(kPa·s) 4 3 2 1 x 1 : front surface Arrival time/ms 120 x 2 : back surface
600
5
OpenFOAM
OpenFOAM
GNN
GNN
GNN
90
360
60
240
x 1 : front surface
30
120
x 2 : back surface
x 2 : back surface
3
6
0
z/m 9 12 15 0 3 6 z/m 9 12 15 0 3 6 z/m 9 12 15
(b) Front and back surface
图 11 一随机测试数据在 y=37 m 截面处的预测结果
Fig. 11 Prediction results at y=37 m cross-section of a random test data
2.1.2 模型泛化能力评估：复杂建筑和建筑群落
为了评估模型在真实场景下的工程适用性，另构建 2 个测试集：一是复杂建筑测试集，这些建筑具
有固定几何中心但截面复杂的；二是建筑群落测试集，这些建筑由不同几何形态和位置分布的六面体建
筑组成。建筑截面复杂度的上升和建筑数量的增加给模型的预测带来挑战：对于复杂建筑测试集，扇形
截面建筑迎爆面节点与爆心距之间的非线性分布关系，十字型建筑中的凹陷位置等，都使得冲击波的传
播变得更加复杂。对于建筑群落测试集，一方面由于建筑数量增加，计算域中临近建筑对于冲击波的反
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