爆炸烟云扩散的时空分布模型及特性*

段中山，过惠平，冯孝杰，罗昆升，袁 伟

（1.火箭军工程大学核工程学院，陕西 西安 710025；2.陆军勤务学院，重庆 401331；3.火箭军研究院，北京 100085）

炸药爆炸后的烟云扩散是常见的物理现象[1]。对炸药爆炸的研究，往往偏重于炸药的性能、威力和毁伤效应，大多只关注炸药爆轰参数及火球膨胀尺度。事实上，深入开展爆炸烟云扩散规律的研究不仅可以反演炸药爆炸当量、威力、爆炸火球大小等信息，实现战场爆炸或事故爆炸侦测，而且还能推测炸药所驱动的污染物的扩散信息，预测烟云高度、体积以及污染物含量等源项参数。总之，开展烟云时空分布规律的研究对战场爆炸侦测、脏弹袭击与核武器化学爆炸事故源项反演、后果评价以及常规爆炸事故污染物扩散评估等都有重要意义。

郑毅等[2]采用气象模式对中尺度烟云扩散进行了数值模拟，没有对小尺度烟云进行讨论，也没有建立扩散模型。李晓丽等[3]开展了爆炸烟云实验和变密度法数值模拟，但实验测得的烟云边界模糊且时间过短（仅15 s），数值计算模型过于简化。王善强等[4]分析了脏弹烟云扩散特性，认为经验公式适用范围有限。Makhviladze 等[5]、Kansa 等[6]、Kanarska 等[7]及Mishra 等[8]都开展过浮力烟团相关理论研究，大多属纯理论计算，没有建立具体的通用模型。近年由于脏弹袭击风险增大，Thielen 等[9]、Sharon 等[10]及Leblel 等[11]进行了少量的爆炸实验以寻找烟云扩散相关规律，并根据实验结果提出了一些拟合模型，有关这些实验的具体细节报道较少，实验过程没有严格限定烟云扩散条件，也没有通过扩散机理分析和理论模型计算加以讨论。……