二维离散方法破冰船层冰破冰阻力数值预报

发布时间：2024-02-28 00:45

　　在一定理想化假设的基础上,采用二维数值方法研究了层冰条件下连续破冰过程,应用层冰中压力与接触面积的关系,对时域内层冰破冰阻力问题进行求解。考虑二维数值方法忽略碎冰在船首处的运动,计算船首碎冰运动产生的浸没阻力,对理想状态下的数值模拟结果进行修正,计算破冰阻力。运用Spencer算法、Lindqvist算法和Riska算法对冰阻力进行预报并与数值结果进行对比,并对不同船速及冰厚下的破冰力进行数值模拟。结果表明,考虑浸没阻力后的数值方法模拟结果更加准确可靠,且随船速及冰厚的增加,破冰力呈上升趋势,其中冰厚对破冰力的影响更加显著。

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【部分图文】：

图1连续破冰过程的4个阶段Fig.1Fourstagesofcontinuousice-breakingprocess

言，模拟理想状态下破冰船在层冰条件下的运动过程，计算破碎力，建立完整的破碎力算法流程图。由于简化后的连续破冰过程假设层冰脱落后马上消失，并不考虑层冰破碎后碎冰在船首的运动，因此计算出的阻力值较实际值偏低。本文在理想假设的基础上，考虑船首部分碎冰运动引起的浸没阻力，对破碎力进行修正....

图2船冰接触面积的2种计算模式Fig.2Twocasesforthecalculationofcontactarea

言，模拟理想状态下破冰船在层冰条件下的运动过程，计算破碎力，建立完整的破碎力算法流程图。由于简化后的连续破冰过程假设层冰脱落后马上消失，并不考虑层冰破碎后碎冰在船首的运动，因此计算出的阻力值较实际值偏低。本文在理想假设的基础上，考虑船首部分碎冰运动引起的浸没阻力，对破碎力进行修正....

图4破碎力计算流程图Fig.4Flowchartoficebreakingforcecalculation1.2浸没力计算及修正

vreln,1破碎力Fcr分为水平方向分力FH和垂直方向分力FV。若考虑摩擦阻力[6]，则摩擦阻力也分为水平方向分力fH和垂直方向分力fV，fH与相对速度分量vtrel成正比，fV与相对速度分量成正比，如图3所示。图3力和速度分量Fig.3Forceandvelocitycomp....

图5船体水线与冰缘的离散化Fig.5Discretizationofshipwaterlineandiceedges

将平面离散化为无数个间隔相同的离散点，层冰离散点间隔为0.5m。图5为船体水线与冰缘的接触示意图，定义向量xv∈RNv×2为船体节点的x，y位置，定义向量xi∈RNi×2为冰边节点的x，y位置，当海冰受到垂直方向力FV大于海冰弯曲失效载荷Pf时，破碎半径为R的层冰部分冰节点失效，....

本文编号：3913214