郭春雨，李夏炎，王帅，赵大刚

(哈尔滨工程大学 船舶工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001)



冰区航行船舶碎冰阻力预报数值模拟方法

郭春雨，李夏炎，王帅，赵大刚

(哈尔滨工程大学 船舶工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001)

摘要：随着越来越多的国家认识到北极地区巨大的潜在价值，冰区船舶的性能研究和设计工作也愈发的为人们重视。为了研究冰区船舶在碎冰区域内的航行阻力，运用Ls-dyna软件的罚函数算法和流固耦合算法对冰区船舶在碎冰中航行过程进行了数值模拟，分别计算了60%、80%和90%碎冰密集度下4个速度点的船-冰作用力。在船模拖曳水池非冻结模型冰试验的基础上，对数值模拟结果进行分析评估。认为数值模拟结果在较低速度条件下在定性上与试验结果比较符合，数值模拟方法在冰区船阻力性能研究工作中有着重要的参考价值。

关键词：冰区船；船舶阻力；模型试验；有限元方法；罚函数法；流固耦合

近年来，随着全球气候变暖、资源能源紧缺，蕴藏着巨大潜在价值的北极地区的科考开发工作备受相关国家重视。由此，破冰船、极地科考船、冰区运输船等冰区航行船舶的基础性能研究工作也成为当前的研究热点。目前冰与结构物相互作用的研究领域内的成果主要集中在冰力学性能[1-2]和冰-固定锥形结构[3]相互作用的研究领域，船-冰作用的研究进展有限。而在船-冰作用的研究中，以破冰船和平整冰碰撞作用[4]的情况为主，对冰区航行船舶在碎冰区域内的阻力性能预报研究进行的较少，使用的研究方法通常为理论分析方法或孤立的数值模拟方法，由于条件限制，船模试验往往很少进行。……