【摘要】：近年來,隨著全球氣候的變暖,南北兩極的冰川日益消融,一條“傳說中的航道”——北極航道的開通逐漸由夢想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。冰區(qū)船舶迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。冰區(qū)船舶的破冰原理、航行特點(diǎn)、冰載荷等方面已成為研究熱點(diǎn)。而冰區(qū)船舶與層冰和碎冰的相互作用是航行過程中的常見情形,也是本文的研究重點(diǎn)。本文的工作主要包括如下五方面:(1)研究冰區(qū)船舶的航行特點(diǎn)�；贛MG分離建模思想,建立包含冰載荷、慣性類流體動力、粘性類流體動力、螺旋槳推力、舵力的MMG破冰運(yùn)動方程組。(2)研究海冰的破壞形式。分析船-冰接觸面傾角對海冰破壞形式的影響,建立海冰的動態(tài)彎曲破壞模型與擠壓破壞模型,確定兩種破壞形式在船-冰接觸過程中發(fā)生的時機(jī)、部位、轉(zhuǎn)換關(guān)系,提出更加真實(shí)的船-冰作用模型。(3)研究海冰的斷裂過程。分析海冰的彈性彎曲與二次斷裂對破冰力的影響,引入動態(tài)彎曲破壞準(zhǔn)則與擠壓破壞準(zhǔn)則,分析加載速率對海冰極限彎曲載荷的影響,提出更加完善的冰載荷數(shù)值預(yù)報方法。(4)模擬冰區(qū)船舶在層冰區(qū)航行。使用MATLAB對冰區(qū)船舶在層冰區(qū)的自由直航與自由回轉(zhuǎn)運(yùn)動進(jìn)行數(shù)值模擬,并驗(yàn)證數(shù)值模擬方法的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上,研究層冰的破壞準(zhǔn)則與二次斷裂對數(shù)值模擬結(jié)果的影響,分析艏部參數(shù)對破冰能力的影響。(5)模擬冰區(qū)船舶在碎冰區(qū)航行�；陔x散元思想,使用PFC和MAXSURF對冰區(qū)船舶在碎冰區(qū)的勻速直航運(yùn)動進(jìn)行數(shù)值模擬,并結(jié)合現(xiàn)有的碎冰阻力模型試驗(yàn),驗(yàn)證數(shù)值模擬方法的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上,研究航速與冰況對碎冰阻力的影響。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U675.57
【圖文】：

第１章緒論逡逑１．１課題背景與研究意義逡逑近年來，隨著全球氣候的變暖，南北兩極的冰川日益消融。如圖１．１所示，２０１２年逡逑的北極海冰面積相比１９８０年銳減了近５０％，預(yù)計未來２０年內(nèi)將出現(xiàn)夏季無冰的現(xiàn)象。逡逑（ａ）邋１９８０邋年邐（ｂ）邋２０１２邋年逡逑圖１．１北極海冰衛(wèi)星圖逡逑一條“傳說中的航道”邋一一北極航道的開通逐漸由夢想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。截至２０１８年，逡逑北極航道由兩條航道組成，分別是大部分航段位于俄羅斯北部沿海的“東北航道”，以及逡逑大部分航段位于加拿大北極群島水域的“西北航道”。如圖１．２所示，北極航道是聯(lián)系亞、逡逑歐、美三大洲的最短航道，相比傳統(tǒng)的亞歐航道縮短了邋５０００？６０００ｋｍ，大幅降低了運(yùn)逡逑營成本與潛在風(fēng)險，必將對世界海運(yùn)貿(mào)易格局產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，可謂新興的“黃金航道”。逡逑中國己于２０１３年成為北極理事會正式觀察員，正持續(xù)地在科研、環(huán)保等領(lǐng)域?yàn)楸睒O事逡逑務(wù)貢獻(xiàn)中國智慧與中國力量。逡逑＼＿美國西海庫逡逑到白令海蚨逡逑ｉ邐／逡逑ｆ蘇伊士運(yùn)湃邐ｓ逡逑圖１．２北極航道與傳統(tǒng)航道逡逑北極地區(qū)蘊(yùn)藏著大量的油氣資源

第１章緒論逡逑１．１課題背景與研究意義逡逑近年來，隨著全球氣候的變暖，南北兩極的冰川日益消融。如圖１．１所示，２０１２年逡逑的北極海冰面積相比１９８０年銳減了近５０％，預(yù)計未來２０年內(nèi)將出現(xiàn)夏季無冰的現(xiàn)象。逡逑（ａ）邋１９８０邋年邐（ｂ）邋２０１２邋年逡逑圖１．１北極海冰衛(wèi)星圖逡逑一條“傳說中的航道”邋一一北極航道的開通逐漸由夢想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。截至２０１８年，逡逑北極航道由兩條航道組成，分別是大部分航段位于俄羅斯北部沿海的“東北航道”，以及逡逑大部分航段位于加拿大北極群島水域的“西北航道”。如圖１．２所示，北極航道是聯(lián)系亞、逡逑歐、美三大洲的最短航道，相比傳統(tǒng)的亞歐航道縮短了邋５０００？６０００ｋｍ，大幅降低了運(yùn)逡逑營成本與潛在風(fēng)險，必將對世界海運(yùn)貿(mào)易格局產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，可謂新興的“黃金航道”。逡逑中國己于２０１３年成為北極理事會正式觀察員，正持續(xù)地在科研、環(huán)保等領(lǐng)域?yàn)楸睒O事逡逑務(wù)貢獻(xiàn)中國智慧與中國力量。逡逑＼＿美國西海庫逡逑到白令海蚨逡逑ｉ邐／逡逑ｆ蘇伊士運(yùn)湃邐ｓ逡逑圖１．２北極航道與傳統(tǒng)航道逡逑北極地區(qū)蘊(yùn)藏著大量的油氣資源

【參考文獻(xiàn)】

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1 黃焱;關(guān)湃;禹沐;;破冰船航行狀態(tài)在海冰作用下的運(yùn)動響應(yīng)分析[J];數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識;2015年02期

2 李紫麟;劉煜;孫珊珊;盧云亮;季順迎;;船舶在碎冰區(qū)航行的離散元模型及冰載荷分析[J];力學(xué)學(xué)報;2013年06期

3 季順迎;李紫麟;李春花;張林;;碎冰區(qū)海冰與船舶結(jié)構(gòu)相互作用的離散元分析[J];應(yīng)用力學(xué)學(xué)報;2013年04期

4 季順迎;狄少丞;李正;畢祥軍;;海冰與直立結(jié)構(gòu)相互作用的離散單元數(shù)值模擬[J];工程力學(xué);2013年01期

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2 王鈺涵;破冰船破冰載荷及運(yùn)動預(yù)報方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

3 崔少敏;冰與結(jié)構(gòu)作用非同時破壞問題的數(shù)值模擬[D];天津大學(xué);2010年

本文編號：2712843