Page 112 - 《爆炸与冲击》2026年第4期

第 46 卷 李般若，等： 基于GNN的爆炸压力时空分布预测模型 第 4 期

地，爆距为 0.4 m 的测点处，于第 25 时间步（0.062 5 ms）产生了第 1 个由爆炸冲击波造成的超压峰值，于
第 46 时间步（0.115 0 ms）产生了第 2 个由爆轰产物造成的较小的超压峰值 [27] 。可见，GNN 模型对近场爆
炸冲击波和爆轰产物传播先后到达测点产生的压力双峰现象也有良好的预测效果。

0.050 ms 0.075 ms 0.100 ms 0.125 ms
0.4 0.4 0.4 0.4
0.2 0.2 0.2 0.2
z/mm z/mm z/mm z/mm
CFD 0 0 0 0
−0.2 −0.2 −0.2 −0.2

−0.4 −0.2 0 0.2 0.4 −0.4 −0.2 0 0.2 0.4 −0.4 −0.2 0 0.2 0.4 −0.4 −0.2 0 0.2 0.4
y/mm y/mm y/mm y/mm
0.4 0.4 0.4 0.4
0.2 0.2 0.2 0.2
GNN z/mm 0 z/mm 0 z/mm 0 z/mm 0

−0.2 −0.2 −0.2 −0.2

−0.4 −0.2 0 0.2 0.4 −0.4 −0.2 0 0.2 0.4 −0.4 −0.2 0 0.2 0.4 −0.4 −0.2 0 0.2 0.4
y/mm y/mm y/mm y/mm
40 80 120 10 20 30 40 2 4 6 8 10 1 2 3 4 5 6
Pressure/MPa Pressure/MPa Pressure/MPa Pressure/MPa

图 11 自由场爆炸 x=0 m 平面上的冲击波发展过程预测结果对比
Fig. 11 Comparison of predicted results for the development process of shock waves
at the plane of x=0 m by free-field explsion

80 74.82 18 8

69.96 GNN 16 15.04 GNN 7 6 6.78 GNN
CFD
CFD
CFD
6.32
14 13.52
60
Overpressure/MPa 40 Overpressure/MPa 12 8 6 Shock Overpressure/MPa 5 4 3 Detonation
10
products
wave
20
products
wave
2 4 Detonation 2 1 Shock
0 20 40 60 80 0 20 40 60 80 0 20 40 60 80
Time step Time step Time step
(a) Distance is 0.2 m (b) Distance is 0.3 m (c) Distance is 0.4 m
图 12 不同爆炸距离处压力时程曲线
Fig. 12 Time history of overpressure at different blast distances
3.2 正方体密闭空间内的 TNT 炸药爆炸数据集

GNN 模型在密闭空间 TNT 炸药爆炸数据
表 11 不同方法密闭空间算例计算时长对比
集的训练集上共花费了约 271 min 进行模型训
Table 11 Comparison of computation time for confined
练。在测试过程中对每个测试算例的平均预测
explosions using different methods
时间与同规模算例采用 blastFoam 进行仿真计算
方法 主要硬件 花费时长
的时间对比见表 11。可见，相比传统有限元数
GNN Nvidia 4070Ti 8.18 s
值仿真，采用训练完成的 GNN 模型能够更为快
blastFoam Intel Core i7-13700K ＞90 min
捷地得到预测结果。

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