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波浪冲洗对多浮冰耦合运动影响特性研究

2021-09-02朱仁庆李志富

船舶力学 2021年8期

朱仁庆,张 曦,李志富

(江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江 212001)

0 引 言

有证据表明北极地区海冰覆盖面积随着全球气候变化整体呈现出减小趋势,使得北极航线的开通和自然资源的大规模开发成为可能[1]。冰缘区处于开阔水域和海冰的交界处,受波浪影响十分显著。掌握冰缘区内海冰与波浪相互作用的规律,对于正确认识冰区内波浪传播特性以及合理开发北极具有重要的指导意义。

现阶段研究波浪与海冰的相互作用主要采用模型试验和数值模拟的方法。在模型试验方面,Montiel等(2013)[2]开展了浮冰在波浪中运动的试验研究,并对理论预报结果与实测数据之间差别的可能来源进行了分析。Bennetts 和Williams(2015)[3]利用理论与试验相结合的方法,对波浪经冰区的传播规律进行了研究,并发现散射是造成波能衰减的主要原因。Bennetts等(2015)[4]通过试验研究发现,波浪透射能量一般随着入射波波陡的增加而减小,并且在入射波波长等于浮冰特征长度时达到最小极值。Yiew等(2016)[5]对规则波中浮冰的三自由度运动响应进行了试验分析,发现波浪冲洗现象可以明显抑制浮冰的运动响应。Yiew 等(2017)[6]利用试验研究了在不同波长和波高的规则波激励下两个薄圆盘的运动,并且基于Slope sliding 理论预测了圆盘的运动,其中浮冰只限于单一方向水平运动。在数值模拟方面,Susan等(2001)[7]实测了巴伦支海浮冰的六自由度运动响应,并通过谱分析方法研究了浮冰在不同波频下的幅值特征。Bennetts 和Squire(2009)[8]建立了冰缘区内波浪的三维散射模型,研究发现浮冰厚度,浮冰行对齐方式、行间距以及浮冰半径都对波浪的反射现象有影响。……

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