极地船连续破冰阻力数值模拟研究

连续破冰是自破冰型极地船舶中最常用的破冰模式,连续破冰阻力精确计算是极地船舶航行性能预报和船型优化设计的基础。论文提出一种基于预设冰网格技术的连续破冰阻力数值模拟方法,预先对船体水线附近的线型进行分层离散及对冰场进行方形网格离散,通过几何计算和受力分析数值模拟连续破冰进程及产生的破冰阻力分量。进一步考虑连续破冰阻力与运动耦合效应,在时域内建立船体6自由度运动微分方程,数值求解获得连续破冰阻力时间历程结果。利用该数值模拟方法计算获得了一艘PC3级极地油船连续破冰阻力时间历程结果,并将冰阻力有义值与对应的模型试验结果进行了对比。研究表明,数值模拟获得的连续破冰阻力时历结果能够反映连续破冰进程,数值模拟获得的冰阻力有义值与模型试验结果的误差在12%以内。论文的数值模拟方法能够高效、精确地模拟连续破冰进程及冰阻力,具有一定的工程应用价值。

极地船舶冰区回转数值模拟分析

优良的冰区操纵性能是船舶在极区安全航行和高效运营的重要保障,由于海冰的存在导致冰区操纵性能的预报相较于开敞水域更为复杂。文章聚焦极地船舶在平整冰中的回转运动,采用MMG分离建模思路,兼顾船体运动和冰阻力耦合的三自由度回转数值模拟方法和冰阻力的实时计算应用,在水平面内建立一种基于预设冰网格技术的船-冰相互作用数值模型。文章以Tor Viking II号破冰船为研究对象,对其在平整冰中的回转运动进行数值模拟,获得了与实船测试相吻合的回转轨迹和最大回转直径,验证了数值模拟方法的有效性和高效性,具有较高的工程推广应用价值。