在一定理想化假設(shè)的基礎(chǔ)上,采用二維數(shù)值方法研究了層冰條件下連續(xù)破冰過(guò)程,應(yīng)用層冰中壓力與接觸面積的關(guān)系,對(duì)時(shí)域內(nèi)層冰破冰阻力問(wèn)題進(jìn)行求解。考慮二維數(shù)值方法忽略碎冰在船首處的運(yùn)動(dòng),計(jì)算船首碎冰運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的浸沒(méi)阻力,對(duì)理想狀態(tài)下的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行修正,計(jì)算破冰阻力。運(yùn)用Spencer算法、Lindqvist算法和Riska算法對(duì)冰阻力進(jìn)行預(yù)報(bào)并與數(shù)值結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,并對(duì)不同船速及冰厚下的破冰力進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明,考慮浸沒(méi)阻力后的數(shù)值方法模擬結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠,且隨船速及冰厚的增加,破冰力呈上升趨勢(shì),其中冰厚對(duì)破冰力的影響更加顯著。

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

圖1連續(xù)破冰過(guò)程的4個(gè)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(yùn)動(dòng)過(guò)程，計(jì)算破碎力，建立完整的破碎力算法流程圖。由于簡(jiǎn)化后的連續(xù)破冰過(guò)程假設(shè)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(yùn)動(dòng)，因此計(jì)算出的阻力值較實(shí)際值偏低。本文在理想假設(shè)的基礎(chǔ)上，考慮船首部分碎冰運(yùn)動(dòng)引起的浸沒(méi)阻力，對(duì)破碎力進(jìn)行修正....

圖2船冰接觸面積的2種計(jì)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(yùn)動(dòng)過(guò)程，計(jì)算破碎力，建立完整的破碎力算法流程圖。由于簡(jiǎn)化后的連續(xù)破冰過(guò)程假設(shè)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(yùn)動(dòng)，因此計(jì)算出的阻力值較實(shí)際值偏低。本文在理想假設(shè)的基礎(chǔ)上，考慮船首部分碎冰運(yùn)動(dòng)引起的浸沒(méi)阻力，對(duì)破碎力進(jìn)行修正....

圖4破碎力計(jì)算流程圖Fig.4Flowchartoficebreakingforcecalculation1.2浸沒(méi)力計(jì)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(duì)速度分量vtrel成正比，fV與相對(duì)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(wú)數(shù)個(gè)間隔相同的離散點(diǎn)，層冰離散點(diǎn)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(diǎn)的x，y位置，定義向量xi∈RNi×2為冰邊節(jié)點(diǎn)的x，y位置，當(dāng)海冰受到垂直方向力FV大于海冰彎曲失效載荷Pf時(shí)，破碎半徑為R的層冰部分冰節(jié)點(diǎn)失效，....

本文編號(hào)：3913214