發(fā)布時間：2023-04-01 16:51

　　冰阻力預報一直是冰區(qū)船航行性能研究中的一個熱點,它關(guān)系到破冰能力與快速性評估、船型設計與優(yōu)化、裝機功率與推進系統(tǒng)配置等關(guān)鍵問題。而國內(nèi)對冰阻力的研究尚處于初步階段,無論是冰水池模型試驗還是數(shù)值仿真都有很多核心技術(shù)亟待突破。本文以冰區(qū)船艏部連續(xù)破冰模式下的破冰阻力為切入點,開展冰水池模型試驗和數(shù)值仿真研究,建立相關(guān)預報方法,為冰區(qū)航行船舶冰阻力優(yōu)化、設計和評估提供技術(shù)支撐。首先針對典型船艏模型開展破冰阻力冰水池試驗研究。以Waas艏為母型設計一型船艏模型,分別開展層冰試驗、預切割(Pre-sawn)冰試驗和敞水實驗,同時測量船艏總冰阻力和各分塊冰阻力,分析總冰阻力與分塊冰阻力之間的關(guān)系,研究航速對破冰阻力的影響;采用水面和水下攝錄像技術(shù),捕捉冰的斷裂模式和運動軌跡,研究船艏連續(xù)破冰的周期性運動過程,分析船艏與冰相互作用機理。其次基于離散元方法開展船艏破冰阻力數(shù)值計算研究。根據(jù)離散元方法的基本原理,引入元胞數(shù)組開發(fā)力傳遞模型,采用歐拉角法分析單元運動,結(jié)合MATALAB建立數(shù)值計算模型,自編程Bri-DEM程序。利用該程序?qū)ΧS斜板破冰進行數(shù)值仿真,驗證計算模型的合理性,同時研究不同冰單元...

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 前言
    1.1 論文的背景和意義
    1.2 冰區(qū)航行船舶冰阻力預報研究
        1.2.1 模型試驗研究
        1.2.2 數(shù)值計算研究
    1.3 船艏連續(xù)破冰過程與破冰阻力
        1.3.1 船艏連續(xù)破冰過程
        1.3.2 船艏破冰阻力
        1.3.3 冰阻力影響參數(shù)
    1.4 本文的主要工作
第二章 船艏破冰阻力冰水池模型試驗研究
    2.1 引言
    2.2 冰水池與模型冰
        2.2.1 冰水池
        2.2.2 模型冰
    2.3 試驗設計
        2.3.1 試驗對象選取
        2.3.2 試驗模型設計
        2.3.3 試驗方法
    2.4 試驗測試系統(tǒng)
    2.5 試驗實施
        2.5.1 冰力學特性測量
        2.5.2 試驗安裝
        2.5.3 試驗內(nèi)容與工況
        2.5.4 數(shù)據(jù)采集與處理
    2.6 試驗結(jié)果與分析
        2.6.1 船艏與冰相互作用現(xiàn)象
        2.6.2 船艏破冰阻力
        2.6.3 船艏分塊阻力
        2.6.4 冰阻力分解與比較
    2.7 本章小結(jié)
第三章 基于離散元方法的破冰阻力數(shù)值計算研究
    3.1 引言
    3.2 離散元方法基本原理
    3.3 離散單元運動模型建立和求解
        3.3.1 單元間受力分析
        3.3.2 坐標變換和運動求解
        3.3.3 數(shù)值計算流程和編程實現(xiàn)
    3.4 二維斜板與冰層作用數(shù)值仿真
        3.4.1 離散元模擬與基本參數(shù)
        3.4.2 仿真結(jié)果分析與比較
        3.4.3 冰單元變化影響研究
    3.5 船艏模型破冰阻力數(shù)值計算
        3.5.1 船艏模型離散化
        3.5.2 冰層的離散化
        3.5.3 計算參數(shù)輸入
        3.5.4 計算結(jié)果分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 數(shù)值計算與模型試驗結(jié)果比較
    4.1 引言
    4.2 船艏破冰過程與效果比較
    4.3 破冰阻力比較分析
    4.4 多方案數(shù)值預報與分析
        4.4.1 船艏傾角
        4.4.2 冰厚
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間學術(shù)成果
致謝



本文編號：3777507