Page 183 - 《爆炸与冲击》2026年第11期

第 46 卷 李 展，等： 甲烷-空气爆燃驱动的爆炸荷载模拟装置研发Ⅰ：几何形式与结构设计 第 11 期

(a) t=9 ms (b) t=10 ms

(c) t=11 ms (d) t=12 ms

(e) t=13 ms (f) t=14 ms
图 10 爆炸波传播超压云图
Fig. 10 Overpressure contours of blast wave propagation

2.3.2 扩大段长度的影响
在上下对称扩大段的基础上，进一步分析扩大段长度 L 对加载面处超压荷载分布的影响。加载面
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处超压峰值误差及峰值到达时间误差随扩大段长度 L 的变化，如图 11 所示。可以看出，超压峰值相对
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误差随 L 的变化未呈现明显规律。这一现象可能与冲击波进入整形段后发生多次反射、形成不稳定流
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场有关，复杂波系作用影响了超压峰值分布的均匀性。另一方面，峰值到达时间误差随 L 的增大呈下降
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趋势，说明增大扩大段长度有助于提高冲击波阵面的平面度，使冲击波更同步到达加载面。需指出的
是，当 L 超过 3 m 后，峰值到达时间误差的减小趋势趋于平缓，效果不再显著。因此，选择 3 m 作为扩大
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段长度兼具技术合理性和经济性。

0.14 L 2 =2 m 0.5 L 2=2 m

Overpressure peak discrepancy/% 0.10 L 2=3 m Arriving time discrepancy/ms 0.3 L 2
0.12
L 2=3 m
0.4
=4 m
L 2=5 m
L 2=4 m
L 2=6 m
=5 m
0.08
L 2
L 2=6 m
0.2
0.06
0.04
0.1
0.02
0 0
2 3 4 5 2 3 4 5
L 1/m L 1/m
(a) Overpressure peak discrepancy (b) Arriving time discrepancy
图 11 扩大段长度 L 1 对加载面上荷载分布均匀性的影响
Fig. 11 Effect of L 1 on the overpressure load distribution
2.3.3 整形段长度的影响
图 12 展示了整形段长度 L 对超压峰值误差和峰值到达时间误差的影响。可以看出，随着 L 的增
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大，超压峰值误差未表现出明显变化规律。其原因与扩大段分析类似，可能与冲击波在整形段内复杂的
波系相互作用有关。相比之下，峰值到达时间误差则随 L 的增大呈现减小趋势。这是由于更长的整形
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段为冲击波传播提供了充分的距离，使其阵面趋于平整。综上分析，推荐爆炸荷载模拟装置扩大段的长
度取 3 m，整形段的长度在允许条件下取较大值。

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