Page 249 - 《爆炸与冲击》2026年第5期

第 46 卷 胡倩然，等： 基于人工神经网络的居民住宅燃气爆炸后果预测 第 5 期

[27]
场真实压力的能力降低。而当网格尺寸为 0.06 m 时，所有位置的误差均低于 10%，符合可接受误差范围 。
因此，选取边长尺寸为 0.06 m 的立方体网格对主要爆炸反应区划分，并采用自适应网格技术对障碍物进
行实体、子网格自动调整，以保证合理的计算精度和效率。

45 Distance to the ignition 50 Distance to the ignition

Explosion peak overpressure/kPa 35 d=2.0 m Relative error δ/% 30 d=1.5 m Acceptable error range
d=0.5 m
d=0.5 m
40
d=1.0 m
40
d=1.0 m
d=1.5 m
d=2.0 m
d=2.5 m
d=2.5 m
30
20
25
10
20
15
0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10
Grid size/m Grid size/m
(a) Explosion peak overpressure (b) Relative error
图 2 不同网格尺寸下爆炸峰值超压及相对误差对比
Fig. 2 Comparison of explosion peak overpressure and relative error under different grid sizes
2.2 实验验证
为验证数值模型对居民住宅燃气约束爆炸瞬态流场求解的准确性，开展了液化石油气全尺寸爆炸
实验，并基于实验结果和仿真计算，完成了数值模型的验证工作。图 3 展示了所搭建的全尺寸居民住宅
燃气爆炸综合实验平台，与图 1(b) 所示的户型②空间布局几乎相同。同为两室两厅一卫设计，套内面积
约 100 m ，净层高 2.8 m，室内真实还原了居民障碍物环境。实验总充气量为 10 m ，室内平均燃气的体积
2
3
分数约为 4%。利用产生高压电弧的打火方式点燃液化石油气/空气爆炸性混合物，点火装置分别置于厨
房和主卧内（高度统一为 0.5 m）。室内爆炸压力由固定在墙壁内的壁面压力传感器监测获取。
基于户型②模型和已验证网格单元尺寸，建立与上述燃气浓度、点火位置和障碍物等实验条件一致
的全尺寸约束泄爆仿真模型，压力传感器由仿真监测点代替，以获取模拟压力时程曲线。由此开展了厨
房和主卧点火位置下燃气爆炸数值计算，并对比了模拟与实验超压时程曲线，如图 4 所示。可知，不同
点火位置下模拟与实验超压曲线变化趋势基本一致，数值仿真准确再现了主要超压峰值及其到达时
间。对比发现，在厨房和主卧点火时模拟与实验最大峰值超压相对误差分别为 8.46% 和 10.54%，峰值到
达时间误差分别为 5.88% 和 3.85%。误差计算方法为：

Wall pressure sensor
Top leakage point

Concentration sensor
LPG cylinder Flowmeter

Computer Acquisition Synchronous Concentration acquisition
instrument trigger instrument
(a) Test system

051445-6