[發明專利]一種用于計算網狀坑道內爆炸沖擊波傳播的方法

有效

• 申請號: 202011636189.5
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN113158404B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 鄧燁;陶西貴;趙健;奉祁林;陳一村;賈藝凡;樊成飛;李炳臻
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院國防工程研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京翔石知識產權代理事務所(普通合伙) 11816
• 代理人: 李勇

本發明涉及一種計算網狀坑道內爆炸沖擊波傳播的方法，其包括：建立坑道網絡圖和初始節點的初始化、根據預設的三個指標建立最不利傳播路徑、計算最不利路徑的衰減系數、計算節點沖擊波超壓以及計算工程離散點沖擊波超壓，本發明提供了基于最小累計距離、最小累計節點度、最小累計排除空氣體積三個指標計算最不利傳播路徑的方法，在計算衰減系數時考慮爆炸初始段、口部傳入、直線傳播、拐點、分叉、斷面典型工況條件下爆炸沖擊波衰減影響，提高了最終計算的精度和可靠度，同時保證了較低的算法復雜度。

技術領域

本發明領域為防護工程領域，具體為一種用于計算網狀坑道內爆炸沖擊波傳播的方法。

背景技術

坑道結構是地鐵、礦井、綜合管廊、地下隧道、人防工程、軍事防護工程等地下工程設施中較為常見的一種結構形式，一直以來，爆炸沖擊波在坑道中的傳播規律是地鐵反恐防爆、礦井安全管理、人防建設、軍事防護等關注的核心問題之一，與無約束爆炸沖擊波比，坑道內爆炸沖擊波由于受到坑道四周壁面阻撓以及約束作用而不斷沿著坑道傳播，爆炸沖擊波的超壓峰值、作用時間等效應參數的衰減規律相較自由場中傳播要更為復雜，研究表明，不同的坑道構型對爆炸沖擊波傳播衰減規律影響存在較大差異，其中復雜坑道構型，尤其是交叉成環、成網坑道中的爆炸沖擊波傳播由于涉及多組沖擊波相互間的擾流、對流或匯聚，其傳播衰減規律比在簡單坑道構型中也更為復雜；

目前，針對坑道結構爆炸沖擊波傳播規律影響的研究主要集中在簡單坑道構型上，例如直通式出入口、單項式出入口、穿廊式出入口、直角拐彎構型、直角分叉構型等，反映爆炸沖擊波傳播規律的核心參數主要是沖擊波超壓峰值；采用的計算方法主要是小比例模型坑道試驗、原型坑道試驗、數值模擬計算等，并已在實際工程設計和論證中被廣泛使用。但是，針對簡單坑道構型的爆炸沖擊波傳播計算方法無法很好支持對復雜網狀坑道的計算，原因如下：

1、小比例模型坑道試驗或原型坑道試驗方法的建設周期長、投入成本高、通用性弱，一般僅用于部分坑道段或關鍵技術驗證，不可能對完整的網狀坑道開展試驗；數值模擬計算方法的建模工作量大、仿真時間長，不便于開展快速計算；

2、傳統爆炸沖擊波入射超壓峰值計算方法一般僅考慮爆炸點在坑道口部外，很少涉及在坑道內部爆炸的情況，現有技術中也缺乏針對坑道內部不同位置處爆炸情況的系統研究；

3、某些已有算法在計算坑道內某點的爆炸沖擊波入射超壓峰值時，將爆炸沖擊波傳播的最不利路徑等價為爆炸點至坑道內該點的最短距離路徑進行求解，實際是僅考慮了爆炸沖擊波沿直線傳播的距離衰減因素，忽略了爆炸沖擊波在坑道拐點、分叉、界面突變等構型處的衰減作用，這些位置的衰減作用一般比距離衰減因素影響更大，因此得出的結果與理論值會存在較大偏差。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明的目的在于提出一種用于計算網狀坑道內爆炸沖擊波傳播的方法，基于最小累計距離、最小累計節點度、最小累計排除空氣體積三個指標，提出多指標綜合最不利傳播路徑算法，同時通過對爆炸初始段、口部傳入、直線傳播、拐點、分叉、斷面等典型工況條件下爆炸沖擊波衰減影響分情況考慮計算綜合衰減系數考慮了坑道連接處衰減、坑道截面變化等因素對沖擊波傳播的衰減作用，同時，考慮了不同衰減因素的影響，進一步提高了坑道內沖擊波大小的計算精度，也能夠保證較低的算法復雜度，實現較高的計算效率。

一種用于計算網狀坑道內爆炸沖擊波傳播的方法，其具體包括如下步驟：

步驟一：構建網狀坑道的坑道網絡圖；

步驟二：根據爆炸點位置對所述坑道網絡圖更新，進行初始節點參數初始化，確定爆炸沖擊波入射超壓峰值初始計算節點；

步驟三：確定所述坑道網絡圖中的任意一個未計算爆炸沖擊波入射超壓峰值的坑道網絡內部節點作為下一個計算節點，并轉入步驟四；

步驟四:預設表征衰減因素的全局靜態指標，根據所述全局靜態指標，均按照網絡最短路方法計算由所述初始計算節點到達所選定內部節點的沖擊波最不利傳播路徑；