← Wróć do kalkulatora fali podmuchowej
Walidacja modelu obliczeniowego — fala podmuchowa
Model BlastPhysics.php jest sprawdzany w dwóch trybach: Kinney-Graham oraz Kingery-Bulmash/CONWEP.
Walidacja obejmuje pojedyncze wartości ciśnienia, odbicia, skalowanie Hopkinsona-Cranza i zasięgi progowe.
✓
11/11 asercji zdanych
Walidacja: ✓ ZALICZONA — model podmuchu zachowuje skalowanie, monotoniczność i punkty kontrolne
Obliczono: 2026-07-08 03:56:35 UTC · PHP 8.1.2-1ubuntu2.24 · BlastPhysics.php
1. Asercje formalne modelu podmuchu
Te testy pokazują wartości pośrednie, które użytkownik może porównać z wynikiem kalkulatora: ciśnienie padające, ciśnienie odbite, zasięgi progowe, czas dojścia i zachowanie przełącznika KG/K-B.
| Stan | Asercja | Wynik | Oczekiwane / referencja |
|---|---|---|---|
| ✓ | Nadciśnienie padające KG maleje z odległością Dla stałego uzysku fala podmuchowa musi słabnąć wraz ze wzrostem odległości. |
53,043061 kPa @1 km; 15,351797 kPa @2 km | P(1 km) > P(2 km) |
| ✓ | Wybuch naziemny KG daje większe P przy tej samej odległości niż air burst Tryb naziemny w KG używa efektywnej geometrii W_eff=2W, więc w punkcie 1 km wynik powinien być większy. |
87,15165 kPa vs 53,043061 kPa | surface > air |
| ✓ | Skalowanie Hopkinsona-Cranza: Z=R/W^(1/3) To kontroluje podstawową zmienną podobieństwa używaną przez korelacje podmuchowe. |
3,684 m/kg^(1/3) | 3,684 m/kg^(1/3) |
| ✓ | compute(): scaled_range 20 kt 1 km przy P_atm=P₀ (korekcja=1,0 → Z=R/W^(1/3)) Przy P_atm=P₀=101,325 kPa korekcja atmosferyczna = 1,0 → Z_eff = R/W^(1/3). [Hopkinson-Cranz] |
3,684 m/kg^(1/3) | 3,684 m/kg^(1/3) |
| ✓ | Odbite nadciśnienie jest większe od padającego dla punktu KG 20 kt / 1 km Odbicie na sztywnej powierzchni zwiększa obciążenie względem fali padającej. |
128,230944 kPa vs 53,043061 kPa | P_reflected > P_incident |
| ✓ | Liczba Macha czoła fali dla 20 kt / 1 km jest większa od 1 Czoło fali uderzeniowej powinno poruszać się naddźwiękowo. |
1,203623 | M > 1 |
| ✓ | Czas dojścia rośnie między 1 km a 2 km To wykrywa zamianę jednostek lub błędne podstawienie odległości do relacji czasu dojścia. |
2,443602 s → 5,53398 s | t(2 km) > t(1 km) |
| ✓ | Zasięgi progowe KG rosną dla coraz niższych progów nadciśnienia Tabela skutków nie może odwrócić kolejności progów zniszczeń. |
0,32 km < 0,434 km < 0,644 km < 0,877 km < 1,232 km < 2,128 km < 3,605 km < 7,764 km | 700 kPa bliżej niż 350 kPa, 140 kPa itd. |
| ✓ | Zasięgi progowe K-B rosną dla coraz niższych progów nadciśnienia Drugi model musi spełniać tę samą podstawową kontrolę fizyczną. |
0,309 km < 0,419 km < 0,631 km < 0,878 km < 1,272 km < 2,289 km < 3,856 km < 7,22 km | rosnąca kolejność progów |
| ✓ | K-B i KG zwracają komplet tych samych progów interpretacyjnych Przełącznik modelu nie może gubić wierszy tabeli ani linii progowych wykresu. |
8 progów K-B; 8 progów KG | ta sama liczba progów |
| ✓ | Kingery-Bulmash w punkcie 20 kt / 1 km daje zbliżone P do Kinney-Graham To nie wymusza identyczności modeli, ale wykrywa przeskalowanie jednostek TNT albo odległości. |
54,345073 kPa vs 53,043061 kPa | różnica ≤15% |
2. Porównanie z benchmarkami korelacji KG i K-B
Kontekst metodologiczny:
Benchmarki nie są danymi z konkretnej detonacji w konkretnym terenie. Są punktami kontrolnymi korelacji Kinney-Graham i Kingery-Bulmash/CONWEP zapisanych w kodzie. Taka walidacja sprawdza, czy kalkulator poprawnie stosuje skalowanie podobieństwa, jednostki, przełącznik trybu air/surface i przeliczenie z fali padającej na odbitą.
| Benchmark | Model | Referencja | Błąd | Ocena |
|---|---|---|---|---|
| KG: 20 kt, 1 km, air — P_s vs kgPso(Z=R/W^(1/3)) Weryfikuje: compute() musi odtworzyć kgPso(Z) przy P_atm=P₀ (korekcja atmosferyczna = 1,0). kgPso(3.684 m/kg^(1/3)) × P₀ [Kinney & Graham 1985, eq. analityczne] |
53,043061 kPa | 53,043061 kPa | +0.0000% | ✓ doskonały (≤5%) |
| KG: 20 kt, 1 km, air — P_r vs Rankine-Hugoniot (γ=1,4) Sprawdza, czy kod stosuje poprawny wzór R-H dla normalnego odbicia od sztywnej powierzchni. 2Ps(7P₀+4Ps)/(7P₀+Ps), γ=1,4 [Kinney & Graham 1985; Glasstone & Dolan 1977] |
128,230944 kPa | 128,230944 kPa | +0.0000% | ✓ doskonały (≤5%) |
| KG: 20 kt, 2 km, air — P_s vs kgPso(Z=7,368 m/kg^(1/3)) Weryfikuje obliczenia przy drugim punkcie odległościowym — monotoniczność i poprawność Z. kgPso(7.368 m/kg^(1/3)) × P₀ [Kinney & Graham 1985] |
15,351797 kPa | 15,351797 kPa | +0.0000% | ✓ doskonały (≤5%) |
| KG: 20 kt, 1 km, surface — P_s vs kgPso(Z_eff=R/(2W)^(1/3)) Weryfikuje konwencję surface burst w KG: W_eff=2W, Z_eff=R/(2W)^(1/3)=2,924 m/kg^(1/3). kgPso(2.924 m/kg^(1/3)) × P₀ — konwencja W_eff=2W [Kinney & Graham 1985] |
87,15165 kPa | 87,15165 kPa | +0.0000% | ✓ doskonały (≤5%) |
| K-B vs KG: 20 kt, 1 km, air — różnica niezależnych modeli empirycznych KB (wielomian CONWEP) vs KG (formuła analityczna) — oczekiwana różnica ~5–15%; oba skalibrowane na TNT. Referencja KG: kgPso(3.684)=53 kPa; K-B to niezależny wielomian CONWEP |
54,345073 kPa | 53,043061 kPa | +2.4546% | ✓ doskonały (≤5%) |
| KG bisekcja 35 kPa: criticalRanges → kgPso round-trip Weryfikuje solver bisekcji: znaleziona odległość musi dawać dokładnie 35 kPa po podstawieniu do kgPso(). 35 kPa — próg zabudowy mieszkalnej [Glasstone & Dolan 1977]; bisekcja criticalRanges() |
35 kPa | 35 kPa | -0.0000% | ✓ doskonały (≤5%) |
| K-B bisekcja 35 kPa: criticalRanges → compute() round-trip Analogicznie dla K-B: bisekcja musi zwrócić odległość, dla której compute() daje ~35 kPa. 35 kPa — próg zabudowy mieszkalnej; bisekcja criticalRanges() dla modelu K-B |
35 kPa | 35 kPa | +0.0000% | ✓ doskonały (≤5%) |
| Little Boy (15 kt, air, r=2 km) KG vs pomiar USSBS 1947 Zewnętrzna referencja. Przy 2 km efekt HOB jest słabszy; oczekiwany błąd ≤20%. [G&D 1977 rys.3.71a] 14 kPa [USSBS 1947; Glasstone & Dolan 1977: Hiroszima, HOB≈580 m, r=2 km od punktu wybuchu] |
13,326789 kPa | 14 kPa | -4.8086% | ✓ doskonały (≤5%) |
3. Zakres walidacji
Sprawdzane
- skalowanie Hopkinsona-Cranza,
- nadciśnienie padające i odbite,
- różnica air burst / surface burst,
- monotoniczność zasięgów progowych,
- spójność trybów Kinney-Graham i Kingery-Bulmash.
Poza zakresem
- topografia, zabudowa i kanałowanie uliczne,
- dobór optymalnej wysokości wybuchu,
- kraterowanie i wyrzut gruntu,
- szczegółowe krzywe pressure-impulse dla konkretnej konstrukcji.
Źródła merytoryczne: Kinney & Graham, Explosive Shocks in Air; Kingery-Bulmash/CONWEP; Glasstone & Dolan, The Effects of Nuclear Weapons. Strona waliduje warstwę obliczeniową kalkulatora, nie przewiduje rzeczywistych strat w konkretnym mieście.
Audyt modelu: Fala podmuchowa
Kalkulator liczy parametry fali podmuchowej w modelu Kingery-Bulmash/CONWEP oraz alternatywnie Kinney-Graham, z jawnymi progami skutków i liniami interpretacyjnymi utrzymywanymi w kodzie modelu.
Najważniejsze uproszczenia
- Nie liczy jeszcze wysokości wybuchu i przejścia do Mach stem.
- Nie ma przesłaniania przez teren i zabudowę.
- Nie liczy odpowiedzi konstrukcji, tylko obciążenie falą.
Co można liczyć dokładniej
- Dodać dokładne krzywe height-of-burst i przejścia fali odbitej w falę Macha oparte na większym zestawie danych tabelarycznych.
- Rozwinąć pressure-impulse o model SDOF i progi dla konkretnych typów przegród.
- Dodać niepewność i jawny zakres stosowalności dla każdego trybu.