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原文传递冰区航行船舶阻力性能研究

论文题名：	冰区航行船舶阻力性能研究
关键词：	破冰船舶;冰区航行;碎冰阻力;有限元分析
摘要：	随着全球气候变暖，冰川融化速度加快，冰盖范围缩小，北极这一战略要地，越来越受到相关国家的重视。不管是对世界航运具有重要意义的北极航线的开通，还是作为矿石、油气资源的储备基地的研究，北极的科考、勘探和开发工作，都受到广泛的关注。在此基础上，破冰船，冰区运输船和科考船等冰区航行船舶的基础性能研究工作的进行，已经迫在眉睫了。近几十年来，冰区船舶研究领域的重点一直是破冰船、科考船的破冰能力，冰载荷和冰区船结构强度等问题。随着冰区航行船舶的多样化和研究的深入，对于碎冰条件下的冰区航行船舶的性能关注也越来越多了，冰区船舶碎冰航行阻力在冰区航行船舶初期设计阶段是一个很重要的问题。然而国内对于这一领域内的研究尚处于起步阶段，不管是冰区船船模试验技术、数值仿真模拟预报技术还是船-冰作用理论分析研究，都有很多尚未触及的问题需要投入研究解决。　　本文针对冰区航行船舶阻力性能问题进行研究，在哈尔滨工程大学船模拖曳水池中进行了碎冰条件下的非冻结模型冰船模试验，使用某冰区航行运输船模型，详细介绍了该试验的前期准备过程，试验进行了该船模在三种碎冰密度下的6个不同速度点的航行过程，得到了碎冰阻力试验数据并进行了分析。同时基于有限元思想对冰区航行船舶在碎冰区域内航行的全过程进行了有限元数值仿真，研究了有限元思想解决冰区船航行阻力预报问题的基本原理和方法：包括有限元基本思想，罚函数法，ALE方法等，基于非冻结模型冰试验在相同条件下进行了三种碎冰密度下的六个不同速度点的碎冰阻力数值仿真，详细介绍了数值建模、边界条件设置和载荷的添加、修改K文件和计算过程，同时在后处理中观察分析仿真现象并输出了船-冰相互作用的碎冰阻力，与试验值进行对比。通过冰区船模型试验和有限元数值仿真两种方法对比研究了冰区航行船舶阻力性能问题，以期能够为冰区航行船舶的早期设计、冰抗设计和航行安全问题提供技术支持。
作者：	李夏炎
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	郭春雨
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文