冰阻力預(yù)報(bào)一直是冰區(qū)船航行性能研究中的一個(gè)熱點(diǎn),它關(guān)系到破冰能力與快速性評(píng)估、船型設(shè)計(jì)與優(yōu)化、裝機(jī)功率與推進(jìn)系統(tǒng)配置等關(guān)鍵問(wèn)題。而國(guó)內(nèi)對(duì)冰阻力的研究尚處于初步階段,無(wú)論是冰水池模型試驗(yàn)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(diǎn),開(kāi)展冰水池模型試驗(yàn)和數(shù)值仿真研究,建立相關(guān)預(yù)報(bào)方法,為冰區(qū)航行船舶冰阻力優(yōu)化、設(shè)計(jì)和評(píng)估提供技術(shù)支撐。首先針對(duì)典型船艏模型開(kāi)展破冰阻力冰水池試驗(yàn)研究。以Waas艏為母型設(shè)計(jì)一型船艏模型,分別開(kāi)展層冰試驗(yàn)、預(yù)切割(Pre-sawn)冰試驗(yàn)和敞水實(shí)驗(yàn),同時(shí)測(cè)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(duì)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(yùn)動(dòng)軌跡,研究船艏連續(xù)破冰的周期性運(yùn)動(dòng)過(guò)程,分析船艏與冰相互作用機(jī)理。其次基于離散元方法開(kāi)展船艏破冰阻力數(shù)值計(jì)算研究。根據(jù)離散元方法的基本原理,引入元胞數(shù)組開(kāi)發(fā)力傳遞模型,采用歐拉角法分析單元運(yùn)動(dòng),結(jié)合MATALAB建立數(shù)值計(jì)算模型,自編程Bri-DEM程序。利用該程序?qū)ΧS斜板破冰進(jìn)行數(shù)值仿真,驗(yàn)證計(jì)算模型的合理性,同時(shí)研究不同冰單元...

【文章頁(yè)數(shù)】：99 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(yù)報(bào)研究
        1.2.1 模型試驗(yàn)研究
        1.2.2 數(shù)值計(jì)算研究
    1.3 船艏連續(xù)破冰過(guò)程與破冰阻力
        1.3.1 船艏連續(xù)破冰過(guò)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(yàn)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(yàn)設(shè)計(jì)
        2.3.1 試驗(yàn)對(duì)象選取
        2.3.2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)
        2.3.3 試驗(yàn)方法
    2.4 試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)
    2.5 試驗(yàn)實(shí)施
        2.5.1 冰力學(xué)特性測(cè)量
        2.5.2 試驗(yàn)安裝
        2.5.3 試驗(yàn)內(nèi)容與工況
        2.5.4 數(shù)據(jù)采集與處理
    2.6 試驗(yàn)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(jì)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(yùn)動(dòng)模型建立和求解
        3.3.1 單元間受力分析
        3.3.2 坐標(biāo)變換和運(yùn)動(dòng)求解
        3.3.3 數(shù)值計(jì)算流程和編程實(shí)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(jì)算
        3.5.1 船艏模型離散化
        3.5.2 冰層的離散化
        3.5.3 計(jì)算參數(shù)輸入
        3.5.4 計(jì)算結(jié)果分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 數(shù)值計(jì)算與模型試驗(yàn)結(jié)果比較
    4.1 引言
    4.2 船艏破冰過(guò)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(yù)報(bào)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(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)成果
致謝



本文編號(hào)：3777507