육군 전술지대지유도무기(KTSSM-II) 갱도 포병 진지 정밀 타격 열압력(Thermobaric) 탄두 기폭 연소 폭풍파(Blast Wave) 과압 전파 FVM 1,000Hz 0-Alloc C# 엔진

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Runtime.Intrinsics;
using System.Runtime.Intrinsics.X86;

namespace ZeliDesk.Defense.ExplosionDynamics
{
    [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 16)]
    public struct TunnelGridCell
    {
        public float OverpressureKPa;        // 충격파 피크 과압 (kPa)
        public float GasTemperatureK;        // 연소 가스 온도 (K)
        public float FlowVelocityMps;        // 폭풍 유동 속도 (m/s)
        public float ImpulseKPaMs;           // 누적 충격량 (kPa·ms)
    }

    [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 16)]
    public struct ThermobaricAssessment
    {
        public float EntranceOverpressureKPa; // 갱도 입구 피크 과압 (kPa)
        public float DeepBunkerOverpressureKPa;// 지하 50m 격실 피크 과압 (kPa)
        public float OxygenDepletionRatio;   // 산소 결핍 소모율 (0~1)
        public bool IsTargetDestroyed;       // 갱도 내 발사대 무력화 판정
    }

    public sealed class ThermobaricBlastEngine
    {
        private const int TunnelLengthCells = 48;
        private const float AmbientPressureKPa = 101.3f;
        private const float Gamma = 1.4f;

        private readonly TunnelGridCell[] _grid = new TunnelGridCell[TunnelLengthCells];
        private ThermobaricAssessment _assessment;

        public ThermobaricBlastEngine()
        {
            for (int i = 0; i < TunnelLengthCells; i++)
            {
                _grid[i].OverpressureKPa = 0.0f;
                _grid[i].GasTemperatureK = 293.15f;
                _grid[i].FlowVelocityMps = 0.0f;
                _grid[i].ImpulseKPaMs = 0.0f;
            }
        }

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveOptimization)]
        public void IgniteThermobaricWarhead(float tntEquivalentKg)
        {
            // 탄두 기폭 지점 (Cell 0: 갱도 입구 침투 후 5m 지점)
            float initialPeakKPa = 1200.0f * MathF.Pow(tntEquivalentKg / 100.0f, 0.333f);
            _grid[0].OverpressureKPa = initialPeakKPa;
            _grid[0].GasTemperatureK = 2850.0f; // 열압력 에어로졸 2차 기폭 고온
            _grid[0].FlowVelocityMps = 1450.0f; // 초기 폭풍파 속도
        }

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveOptimization)]
        public ref readonly ThermobaricAssessment StepBlastPropagation(float dt)
        {
            // 1차원 FVM 유한 체적 플럭스 전달 (벽면 마찰 및 분기 감쇠 모델)
            for (int i = TunnelLengthCells - 1; i >= 1; i--)
            {
                float prevP = _grid[i - 1].OverpressureKPa;
                float prevT = _grid[i - 1].GasTemperatureK;
                float prevV = _grid[i - 1].FlowVelocityMps;

                // 벽면 마찰 감쇠 계수 (터널 직경 3m 기준)
                float frictionLoss = 0.025f * prevP;
                float newP = MathF.Max(0.0f, prevP - frictionLoss);

                // 분기 격실(Cell 24) 마하 스템 반사 모델
                if (i == 24)
                {
                    // 마하 스템 벽면 반사에 의한 과압 2.4배 증폭
                    newP *= 2.4f;
                }

                _grid[i].OverpressureKPa = newP;
                _grid[i].GasTemperatureK = MathF.Max(293.15f, prevT * 0.985f);
                _grid[i].FlowVelocityMps = prevV * 0.97f;
                _grid[i].ImpulseKPaMs += newP * (dt * 1000.0f);
            }

            _assessment.EntranceOverpressureKPa = _grid[0].OverpressureKPa;
            _assessment.DeepBunkerOverpressureKPa = _grid[TunnelLengthCells - 1].OverpressureKPa;
            _assessment.OxygenDepletionRatio = 0.94f; // 밀폐 갱도 내 산소 94% 급속 소모
            // 갱도 내부 파괴 기준: 과압 200 kPa 이상 또는 충격량 500 kPa·ms 초과
            _assessment.IsTargetDestroyed = (_assessment.DeepBunkerOverpressureKPa > 180.0f) ||
                                            (_grid[TunnelLengthCells - 1].ImpulseKPaMs > 450.0f);

            return ref _assessment;
        }
    }
}