發(fā)布時間：2021-04-10 00:39

　　為了研究船舶冰阻力的預報方法,采用離散元模型對冰區(qū)航行船舶在平整冰中航行的冰阻力進行數值計算。船體結構由三角形網格離散,同時利用具有粘結-破碎特性的球體單元、三維拓展圓盤和拓展多面體單元構造海冰的離散元模型,并考慮拖曳力和浮力對海冰的影響。本文基于離散元方法,計算船模受到的總的冰阻力,研究海冰厚度、彎曲強度和航行速度對冰阻力的影響,并與Lindqvist經驗模型計算的冰阻力進行了分析比較。研究結果可為冰區(qū)航行船舶冰阻力預報以及初步設計優(yōu)化提供參考。 

【文章來源】：艦船科學技術. 2020,42(11)北大核心

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

顆粒之間的平行粘結模式Fig.1Parallelbondingmodebetweenparticles

程的離散元模擬中，是根據給定速度計算船體在冰區(qū)中的運動情況。為了能夠更好地對船體的運動受力情況進行研究，規(guī)定x軸正方向指向船首，y軸正方向指向左舷，z軸正方向垂直向上。2船體在平整冰中航行的離散元分析在船-冰相互作用的數值計算中，將冰層離散為表1船模船型參數Tab.1Shiptypeparametersofshipmodel船型參數SnowDragon模型船長L1665.36船寬B22.60.73設計吃水T80.27排水體積1766017.65圖1顆粒之間的平行粘結模式Fig.1Parallelbondingmodebetweenparticles圖2船體的離散元方法Fig.2Thediscreteelementmodelofship第42卷剛旭皓，等：基于離散元模型的冰阻力數值研究·15·

的平均值。由于邊界設置為三面固定邊界，未模擬船體駛出冰區(qū)時的冰阻力變化。2.1航速對冰阻力的影響為分析破冰過程中航速的影響，分別將航速設置表2離散元模擬的主要參數Tab.2Mainparametersofdiscreteelementsimulation參數數值參數數值冰區(qū)面積/m220×15海冰顆粒間的回彈系數0.3海冰密度/kg·m–3920船-冰之間摩擦系數0.1水密度/kg·m–31024船-冰之間回彈系數0.3彈性模量/Pa4.75×107拖曳力系數0.6海冰顆粒間摩擦系數0.2切向/法向剛度系數0.3表3冰厚變化時的計算結果Tab.3Calculationresultswhenthicknesschanges冰厚/m航速/m·s10.0460.0940.1410.1880.2820.376冰阻力/kN0.01648.349.358.263.469.871.30.032117.6122.9135.9141.8145.9167.6表4彎曲強度變化時的計算結果Tab.4calculationresultswhenflexuralstrengthchanges彎曲強度/kPa航速/m·s–10.0460.0940.1410.1880.2820.376冰阻力/kN1680.1kN89.8kN92.4kN98.3kN114.8kN129.9kN25117.6kN122.9kN135.9kN141.8kN145.9kN167.6kN圖3船體在平整冰中航行的過程Fig.3Processofhullsailingthroughflatice圖4X，Y，Z方向冰阻力曲線Fig.4IceresistancecurveinXdirection,YdirectionandZdirection·16·艦船科學技術第42卷

【參考文獻】：
期刊論文
[1]海冰與直立結構相互作用的離散單元數值模擬[J]. 季順迎,狄少丞,李正,畢祥軍.  工程力學. 2013(01)



本文編號：3128608