為了開發(fā)寒冷海域豐富的自然資源，人們已在冰區(qū)建立了大量平臺結構。在平臺上安裝抗冰錐體可以有效減小作用在結構上的冰力，這一方法已在寒區(qū)工程中廣為應用。在現(xiàn)場觀測中發(fā)現(xiàn)覆雪條件會對冰排與錐形結構間的相互作用進程造成明顯影響，但受到現(xiàn)場觀測技術和模型試驗技術的限制尚未對這一問題進行系統(tǒng)研究。 本文開展覆雪冰排與錐形結構相互作用的室內(nèi)模型試驗，首次實現(xiàn)覆雪模型冰排的制取。在試驗中模擬了不同覆雪模型冰排與相同錐體模型的相互作用，錐體模型的幾何參數(shù)保持不變(錐角60°，水線面處錐徑60cm)。在試驗中設置了兩種徑厚比條件(水線面處錐徑與冰厚之比)、5種冰速條件以及3種不同的覆雪狀態(tài)(泉華雪、初降新雪和分層組合雪)，在每種覆雪狀態(tài)下分別設置了3種雪厚條件。包括無雪冰排的對比試驗共進行了100組冰模型試驗。試驗中系統(tǒng)研究了覆雪水平對碎冰尺寸、碎冰堆規(guī)模、錐體冰力幅值和周期的影響。在試驗現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)只有徑厚比較大且冰排覆雪時才能形成穩(wěn)定的碎冰堆。 覆雪條件明顯減小碎冰尺寸，增加冰排破壞過程中的非同時性。在不同徑厚比和覆雪條件下會形成不同的碎冰堆形式。當徑厚比較小且有雪覆蓋時，碎冰堆表現(xiàn)為錐面上的多層上爬冰...

【文章頁數(shù)】：126 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 工程背景
    1.2 破冰錐體結構
    1.3 研究進展
    1.4 研究意義
    1.5 研究內(nèi)容
第二章 覆雪冰排的物理力學性質(zhì)
    2.1 冰排的物理力學性質(zhì)
        2.1.1 冰排的抗壓強度
        2.1.2 冰排受壓條件下的斷裂機理
        2.1.3 冰排受拉條件下的斷裂機理
        2.1.4 冰排的抗彎強度
        2.1.5 冰排的厚度和摩擦
    2.2 覆雪對錐前冰排物理力學性質(zhì)的影響
        2.2.1 覆雪保溫作用對冰排的影響
        2.2.2 覆雪變質(zhì)作用對冰排的影響
        2.2.3 覆雪摩擦作用對冰排的影響
    2.3 小結
第三章 冰排與錐形結構的相互作用
    3.1 冰排在錐形結構前的斷裂長度
    3.2 碎冰在錐形結構前的堆積進程
        3.2.1 碎冰在錐前的堆積行為
        3.2.2 碎冰堆形成的控制因素
        3.2.3 碎冰堆的形狀特征
        3.2.4 碎冰堆積對錐體冰力的影響
    3.3 錐體冰力和冰激振動
        3.3.1 錐體冰力
        3.3.2 冰激振動
    3.4 小結
第四章 室內(nèi)物理模型試驗
    4.1 試驗設備
        4.1.1 制冷系統(tǒng)
        4.1.2 拖車系統(tǒng)
        4.1.3 拖車控制與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)
    4.2 模型律和模型比尺
        4.2.1 弗汝德數(shù) Fr
        4.2.2 雷諾數(shù) Re
        4.2.3 柯西數(shù) Ca
        4.2.4 冰數(shù) In
        4.2.5 本文冰力模型試驗中的模型律
        4.2.6 模型比尺
    4.3 試驗模型
    4.4 覆雪冰排的制取
        4.4.1 模型冰的制取
        4.4.2 冰排上覆雪的制取
    4.5 試驗過程
    4.6 試驗現(xiàn)象
        4.6.1 無雪狀態(tài)下試驗現(xiàn)象
        4.6.2 覆雪狀態(tài)下試驗現(xiàn)象
        4.6.3 碎冰堆積的影響因素
    4.7 小結
第五章 試驗結果和分析
    5.1 覆雪水平對碎冰尺寸的作用
        5.1.1 碎冰尺寸隨冰速變化情況
        5.1.2 碎冰尺寸隨雪厚變化情況
    5.2 覆雪水平對堆積規(guī)模的作用
        5.2.1 堆積規(guī)模隨冰速變化情況
        5.2.2 堆積規(guī)模隨雪厚變化情況
    5.3 覆雪水平對錐體冰力的作用
        5.3.1 錐體冰力隨冰速變化情況
        5.3.2 錐體冰力隨雪厚變化情況
    5.4 錐體靜冰力公式的修正
        5.4.1 覆雪水平對冰排強度的影響
        5.4.2 覆雪水平對冰排厚度的影響
        5.4.3 碎冰堆載荷的計算
        5.4.4 覆雪水平對冰排破壞模式的影響
        5.4.5 修正的錐體靜冰力公式
    5.5 覆雪水平對錐體動冰力的作用
    5.6 小結
第六章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝



本文編號：3742411