基于CFD-DEM方法的回转体水下运动兴波破冰数值模拟研究

该文采用CFD-DEM方法对回转体水下运动兴波破冰问题进行了数值模拟研究,探究回转体运动速度、潜深对破冰效果的影响,对比分析了不同工况下冰盖的裂纹扩展规律和破坏程度,其中速度无因次化为弗劳德数Fr,潜深无因次化为回转体深度与回转体最大直径的比值,记作h。研究结果表明:在回转体运动兴波破冰过程中,回转体中后部冰盖的破坏情况较为严重;随着回转体的运动,冰盖裂纹向前扩展,出现新的纵向裂纹与横向裂纹,待裂纹完全发展后,冰盖呈现出以横向裂纹为主的破坏形式;存在临界速度Ccri,当回转体的运动速度处于临界速度附近时,冰盖的破坏效果较好,对应的速度区间为Fr=0.55~0.75;随着回转体潜深增大,冰盖破坏程度总体呈现出下降趋势,h>3.43后,冰盖不再发生明显破碎。