近期，力学研究所联合酒泉卫星发射中心、湖北航天技术研究院总体设计所及北京大学工学院研究团队就燃料储罐爆炸破片散落安全区域评估方法展开了研究，重点考虑外部风场环境的影响，解析求解了二次阻力介质中的运动方程来预测破片轨迹及散落概率分布，揭示了散落距离及分布随爆炸能量及风速的变化规律，给出了安全距离评价方法。该项研究成果以“Safety Assessment of Explosion Fragment Projection in a Wind Field”为题发表在国际期刊Journal of Loss Prevention in the Process Industries上。

燃料储罐因存储大量易燃易爆品而存在爆炸风险。爆炸能量会导致壳体结构发生断裂，并产生大量的爆炸破片。这些破片在爆炸能量的推动下，以极高的速度飞散，形成“破片云”，一旦撞击到邻近易燃易爆储罐，很可能会引发连锁反应，形成“多米诺效应”。这种效应一旦形成，会迅速扩大事故影响范围，增加救援难度，对人员及设施安全构成严重威胁。因此，本研究对燃料储罐爆炸破片散布进行建模研究，从而能够对储罐爆炸事故风险进行把控，有效规避爆炸破片所带来的灾难性事故。

在该项研究中，研究团队着重考虑了外部风场的影响，通过解析求解二次阻力介质中的运动方程来预测破片轨迹及散落概率分布，并与蒙特卡洛模拟结果及储罐爆炸实验数据进行对比，验证了模型的可靠性与准确性，最后给出了不同风速及爆炸当量载荷下破片散落概率半径及最远抛射距离的定量描述。研究发现，破片的最远抛射距离随风速呈线性变化，且随爆炸能量呈非线性增长。本研究所提出的破片散落概率分布模型可用于估计燃料储罐之间的安全距离，为其布置方案的风险评估提供参考。

力学研究所特别研究助理刘英辉为论文第一作者，刘小明研究员为通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金（12022210，12032001）、国家自然科学基金委员会基础科学中心项目“非线性力学中的多尺度问题”（11988102）、中国科学院青年创新促进会（2018022）、国家重点研发计划国际合作项目（2022YFE0124700）及重点研发计划（2020-JCJQ-ZD-254）的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jlp.2025.105544

图1 不同风速下破片最远抛射距离及初始攻角随爆炸能量的变化关系：（a）最远抛射距离变化，（b）初始攻角变化。

图2 破片最远抛射距离及其分布随风速的变化关系：(a) 最远抛射距离变化情况，(b) 95%置信水平下的概率半径变化情况，(c) 散落分布中心变化情况。