在一定理想化假設的基礎上,采用二維數(shù)值方法研究了層冰條件下連續(xù)破冰過程,應用層冰中壓力與接觸面積的關系,對時域內(nèi)層冰破冰阻力問題進行求解�？紤]二維數(shù)值方法忽略碎冰在船首處的運動,計算船首碎冰運動產(chǎn)生的浸沒阻力,對理想狀態(tài)下的數(shù)值模擬結(jié)果進行修正,計算破冰阻力。運用Spencer算法、Lindqvist算法和Riska算法對冰阻力進行預報并與數(shù)值結(jié)果進行對比,并對不同船速及冰厚下的破冰力進行數(shù)值模擬。結(jié)果表明,考慮浸沒阻力后的數(shù)值方法模擬結(jié)果更加準確可靠,且隨船速及冰厚的增加,破冰力呈上升趨勢,其中冰厚對破冰力的影響更加顯著。

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【部分圖文】：

圖1連續(xù)破冰過程的4個階段Fig.1Fourstagesofcontinuousice-breakingprocess

言，模擬理想狀態(tài)下破冰船在層冰條件下的運動過程，計算破碎力，建立完整的破碎力算法流程圖。由于簡化后的連續(xù)破冰過程假設層冰脫落后馬上消失，并不考慮層冰破碎后碎冰在船首的運動，因此計算出的阻力值較實際值偏低。本文在理想假設的基礎上，考慮船首部分碎冰運動引起的浸沒阻力，對破碎力進行修正....

圖2船冰接觸面積的2種計算模式Fig.2Twocasesforthecalculationofcontactarea

言，模擬理想狀態(tài)下破冰船在層冰條件下的運動過程，計算破碎力，建立完整的破碎力算法流程圖。由于簡化后的連續(xù)破冰過程假設層冰脫落后馬上消失，并不考慮層冰破碎后碎冰在船首的運動，因此計算出的阻力值較實際值偏低。本文在理想假設的基礎上，考慮船首部分碎冰運動引起的浸沒阻力，對破碎力進行修正....

圖4破碎力計算流程圖Fig.4Flowchartoficebreakingforcecalculation1.2浸沒力計算及修正

vreln,1破碎力Fcr分為水平方向分力FH和垂直方向分力FV。若考慮摩擦阻力[6]，則摩擦阻力也分為水平方向分力fH和垂直方向分力fV，fH與相對速度分量vtrel成正比，fV與相對速度分量成正比，如圖3所示。圖3力和速度分量Fig.3Forceandvelocitycomp....

圖5船體水線與冰緣的離散化Fig.5Discretizationofshipwaterlineandiceedges

將平面離散化為無數(shù)個間隔相同的離散點，層冰離散點間隔為0.5m。圖5為船體水線與冰緣的接觸示意圖，定義向量xv∈RNv×2為船體節(jié)點的x，y位置，定義向量xi∈RNi×2為冰邊節(jié)點的x，y位置，當海冰受到垂直方向力FV大于海冰彎曲失效載荷Pf時，破碎半徑為R的層冰部分冰節(jié)點失效，....

本文編號：3913214