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中文摘要
在陆战中，壕沟是重要的防御工事，在战斗中为士兵提供保护。然而，尽管壕沟具有保护功能，但士兵经常在这类壕沟中受伤。由于缺乏相应的爆炸数据和经验伤害报告，因此存在很大的知识缺口，特别是关于邻近爆炸的爆炸压力在壕沟空间内的传播。这种缺失阻碍我们认识爆炸参数、壕沟几何形状和伤害案例报告之间的关联，限制了我们对壕沟内爆炸相关风险的理解。
本文论述了壕沟系统内爆炸传播的关键方面，这对于评估这些结构内人员可能面临的爆炸伤害风险至关重要。通过先进的计算流体动力学（CFD）模拟，该研究全面调查了军事壕沟附近爆炸引起的爆炸伤害风险。本研究采用复杂的计算模型，在考虑几何参数和爆炸特性（受炸药重量和比例距离的影响）的情况下，分析了壕沟内的动态爆炸效应。
通过数值模拟为这些参数对爆炸伤害风险的影响提供了有价值的见解，特别是侧重于壕沟内耳膜破裂、肺损伤和创伤性脑损伤的程度。研究结果阐明了高风险区域的独特模式，突出了由于封闭和通风动态而沿着壕沟发生内部爆炸的独特特征。本研究强调了详细数值建模在评估爆炸伤害风险方面的重要性，并为理解与军事壕沟附近爆炸物爆炸相关的风险提供新的知识基础。通过爆炸事件对壕沟结构附近的军事和民用环境造成的影响，从中获得的见解有助于提高安全措施。
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原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.dt.2024.03.006
主要结论
本文介绍了一项数值研究，针对不同爆炸事件中壕沟内的爆炸动力学及相关人类伤害风险进行了量化分析。利用Viper::Blast CFD程序开发了模拟壕沟布局和周围空气域的数值模型。已对爆炸行为的各个方面以及由此导致的伤害风险进行了研究和讨论。这些结果提供了新的数据，有助于理解爆炸参数、壕沟几何形状之间的相关性，进一步认识与壕沟内爆炸相关的伤害程度。
根据目前的研究，得出以下结论：
1）本研究的结果对军事壕沟附近爆炸事件的复杂动态提供了宝贵的见解，揭示了影响爆炸伤害风险的关键因素。沿壕沟连续显示压力和冲击等值线，有助于细致了解爆炸行为和传播模式。通过减缓因素分析，将壕沟场景与自由场爆炸进行比较，揭示了非直观的结果，这对壕沟结构防护效力的传统假设提出了挑战，并对报告的损坏结果进行解释。在壕沟内部的区域中，这一点已经得到证明，其中壕沟的存在使爆炸强度相比于自由场情况有所增强。
2）通过数值模拟表明，观察到壕沟底部存在严重风险，由此说明要考虑到壕沟内爆炸效应的垂直变化，这点十分重要性。通过调查各种横截面的壕沟，揭示了横截面对爆破动力学的明显影响，这可以在壕沟设计中加以考虑。该研究表明，与研究参考和更宽的配置相比，深壕沟具有更好的保护作用。此外，对壕沟地面标高变化的研究阐明了这些变化对爆炸伤害风险的影响，突出了周围地形对伤害区域所起的决定性作用。在这方面已经发现，周围地面较低、侧土坡度适中、连接胸墙和背墙与自然地面水平的壕沟配置可以最大限度地减少壕沟内的高风险区域。
3）随着研究范围的扩大，对不同炸药重量和比例距离的探索，有助于全面了解这些因素对壕沟内爆炸伤害风险的综合影响。研究结果不仅有助于开发基础数据库，用于评估与爆炸有关的风险，而且还可能对军事和民用方面的壕沟设计和安全措施的制定产生实际影响。该研究量化了位于比例距离为0、1和2 m/kg1/3处的三种装药量（8、40和200kg）的风险区域，并证明了爆炸缩放定律对于特定几何形状的壕沟不适用。
4）该研究通过对各种影响因素的详细分析，促进了对壕沟附近爆炸事件的理解。壕沟的几何形状、地面标高、爆炸特性和比例距离之间存在复杂的相互作用，由此突出了在此类情景下，根据实际情况进行风险评估和设计考虑的必要性。这些见解可以指导未来的研究，加强安全协议，并为开发更具韧性的防护结构提供信息，以应对壕沟环境附近发生的爆炸事件。这项研究的结果还突显了，迫切需要对壕沟环境中的爆炸传播动力学和相关伤害风险进行额外的实验和理论探索。
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编辑：陈微，曹文丽
审核：田丽
Defence Technology
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简介
《Defence Technology》是由中国兵工学会主办的科技类综合性学术期刊，目前已被SCI、EI、Scopus、中国科技核心期刊数据库、中国引文数据库核心版和瑞典开放获取指南等多家数据库收录，期刊主要发表基础理论、应用科学和工程技术领域高水平原创性学术论文，包括理论研究、数值模拟和实验研究类文章。
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