Page 113 - 《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

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模型训练完成后，得到测试集上中压力场的 σ 和 R 随时间步的变化如图 13 所示。可以看出，σ 随
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时间步发展呈现稳定下降的趋势，而 R 虽然有所波动，但是整体而言大部分时间都在 0.9 以上，表明
GNN 模型在该测试集上能够始终保持较好的预测效果。
3.0 1.00

2.5 0.95
2.0 0.90
σ/MPa 1.5 R 2 0.85

1.0 0.80
0.5 0.75
0.70
0 50 100 150 200 0 50 100 150 200
Time step Time step

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图 13 压力场 σ 和 R 随时间步的变化
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Fig. 13 Variations of σ and R in pressure field with time step
图 14 展示了 3D 视角下 GNN 模型的预测结果和基于 blastFoam 的 CFD 计算结果的对比，分别选取
0.75 ms（时间步 30）、1.50 ms（时间步 60）、2.25 ms（时间步 90）和 3.00 ms（时间步 120）的结果进行展示。
与自由场数据集相比，密闭空间内爆炸产生的冲击波不会从边界透射出去，而是在该密闭空间内多次反
射汇聚。由图 14 可见，GNN 模型的预测结果较好地再现了爆炸压力在棱边和角隅处的汇聚现象。

0.75 ms 1.50 ms 2.25 ms 3.00 ms

z z z z
CFD

y y y y
x x x x

z z z z
GNN

y y y y
x x x x

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.2 0.6 1.0 1.4 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Pressure/MPa Pressure/MPa Pressure/MPa Pressure/MPa

图 14 密闭空间爆炸的 3D 空间压力云图
Fig. 14 Contour of pressure in 3D space of confined explosion
密闭空间中 R 未出现类似自由场的末期下降现象，主要原因是：(1) 自由场中爆轰产物持续影响流
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场，而密闭空间中壁面反射冲击波在两次反射后完全主导压力场，爆轰产物对压力场的影响被压缩在早
期阶段 [28] ；(2) 密闭空间内的多次反射引发 Kelvin-Helmholtz 涡旋，加速爆轰产物与空气混合，使其密度梯
度在反射后下降至初始值的 20% 以下 [29] ，显著降低对压力场的局部扰动；(3) 爆轰产物内能占总能量之
[30]
比在自由场中达 30%～40%，而在密闭空间反射阶段为 8%～12% ，说明其影响被强冲击波掩盖。
除内部压力冲击波的传播过程外，爆炸冲击对壁面的作用荷载分布同样对防护工程具有参考意

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