Page 13 - 《爆炸与冲击》2026年第5期

第 46 卷 黄 阳，等： 基于物理信息及数据融合驱动的复杂街区爆炸荷载快速计算方法 第 5 期

布置图，建立了对应的三维数值模型。模型的平面布置与试验相同，空间域高度为 500 mm。模型的网格

尺寸为 5 mm。为降低计算代价，将建筑物简化为表面光滑的刚体，采用壳单元对建筑物表面建模。除
地面外，其余流域边界设为无反射边界，并用 ALE（arbitrary Lagrangian Eulerian）算法模拟流体与结构的
相互作用。采用理想气体状态方程和 JWL（Jones-Wilkins-Lee）状态方程分别模拟空气和爆轰产物，各参
数的具体取值与文献 [32] 一致。图 7(b)～(c) 展示了数值模型和试验得到的压力时程曲线。如图 7 所
示，本研究的数值模拟结果与试验数据 [31] 及 Fedorova 等 [31] 的研究结果吻合良好，模型的冲击波到达时
间与已有研究的误差在 20% 以内。表 1 对比了数值模拟与试验的超压峰值结果。对于 T11 测点，尽管

数值模拟的超压峰值低于试验值，但与 Fedorova 等 [31] 的模拟结果高度一致。考虑到现场爆炸试验因环
境因素导致的离散性及传感器测量误差，可认为本文数值建模方法能有效还原街区场景爆炸荷载，并用
于生成模型的目标数据。

表 1 数值模拟与试验测得超压峰值结果对比
Table 1 Comparison of peak overpressures from numerical simulations and the experiment
超压峰值
测点 模拟/kPa 模拟与试验的相误差/%
[3]
试验 /kPa
Fedorova等 [31] 本研究 Fedorova等 [31] 本研究
T11 78.65 46.84 45.96 −40.45 −41.56
T21 82.32 61.23 79.33 −25.62 −3.63

2 数据集建立

基于验证后的数值建模方法，分别生成了对应起爆街道预测模型的起爆街道数据集，以及对应非起
爆街道预测模型的非起爆街道数据集，以开展后续模型训练及评估。
2.1 起爆街道数据集
在起爆街道场景中，可能的爆炸威胁包括背包炸药、家用小轿车爆炸、公交车爆炸等，对应的等效

TNT 当量在 12～240 kg [33] 。Remennikov 等 [13] 的研究指出，街道内爆炸的荷载特征与街道的比例宽度
√
3 m 为炸药当量）有关。考虑到商业街道、生活街道等常见的街道宽度约 10～
（
W/ m W 为街道宽度，
40 m，在建立起爆街道数据集时，将街道比例宽度控制在 2.43～3.75 m/kg 。为便于数据生成，采用图 8
1/3
所示的数值模板，其中街道宽度统一缩尺为 1 m，街道高度设为 1 m，且与空气域高度一致。炸药当量基
于爆炸相似律 [34] 缩放。表 2 为起爆街道数据的工况设计，其中 T 形街道包含 5 种不同的炸点位置。
L 形和十字街道的炸点位置由于对称性可相对减少，设置为 3 个。对于当量为 0.019 kg 的爆炸工况，由
于其产生的边界压力较其他工况更小，因此，仅考虑将其布置在街道路口转角处的爆炸场景。数值模拟
时长设置为 10 ms。

Rigid wall Rigid wall Rigid wall

z
z 1 1 z
1 1 x Ground 1 x 1 x
1 y 1 1 Ground y 0.5 1 1 Ground y 0.5 1
0.5 0.5 1 0.5 1 0.5
(a) L-intersection (b) T-intersection (c) Crossroads

图 8 起爆街道数值模板（单位：m）
Fig. 8 Numerical templates for detonation street configurations (unit: m)

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