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冰缘区船--冰--浪耦合阻力试验研究
| 论文题名： | 冰缘区船--冰--浪耦合阻力试验研究 |
| 关键词： | 冰区船舶;运动响应;浮冰阻力;波浪阻力 |
| 摘要： | 近年来，随着全球变暖，极地环境在科研上愈发得到重视，极地的矿产、生物、航道资源逐渐得到开发，因此，冰区加强船在极地开始得到较为广泛的运用。极地环境有着很强的复杂性，同时存在浮冰、平整冰、冰脊等各种冰况，同时，在冰区加强船航行的浮冰区内，依然存在风浪流载荷。因此，为了航行安全与提高效率，有必要对冰区加强船在浮冰-波浪耦合作用下的阻力与运动响应的规律进行分析研究。现有研究认为，船舶在波浪中根据航向不同，阻力性能和运动响应规律方面会有较大差异，因此在研究船-冰-浪耦合作用的规律时，航向也是必须考虑的因素之一。 目前对浮冰阻力性能的研究中，关于船-冰-良耦合作用的分析相对较少，且并未考虑航向对船-冰-浪耦合作用的影响。当前主流的浮冰阻力性能研究方法中，模型试验法较为成熟可行，同时，在常温水池中使用非冻结模型冰又是浮冰阻力试验方法中较为切实可行方案，为此，本文采用非冻结石蜡模型冰，在具有造波能力的常规拖曳水池中模拟了不同海况的冰缘区，通过船-冰-浪耦合阻力试验对这一现象进行了研究。 首先，本文对冰缘区的船-冰相互作用进行了试验研究，通过对比冰载荷时历曲线与船-冰相互作用现象，确定了船舶在浮冰工况下冰阻力的主要来源与成分，并通过统计了试验中翻转现象随航速变化频率等，进一步对冰阻力的规律进行了分析;然后，本文对符合冰缘区波浪参数的船-浪相互作用进行了分析，发现在随浪航向下广泛存在波浪减阻现象，在迎浪航向下存在特定工况，船舶的运动响应显著加剧，且阻力急剧增加;之后，本文对大量浮冰在不同波长的波浪中的运动响应进行了测量，并与单块浮冰在波浪中的运动响应规律对比，发现在波长较短时大量浮冰会呈现不规则运动，波长较长时运动响应规律与单块浮冰相似，但会在更短的波长趋向于原地震荡;最后，基于以上研究得出的规律，对船-冰-浪相互作用进行了测量与分析，研究发现，船-冰-浪耦合作用与船-冰相互作用、船-浪相互作用在机理上有一定的不同，波浪引起的船体运动会通过改变船-冰接触方式的形式来在一定程度上降低浮冰引起的阻力增加，总阻力中的波浪增阻成分与浮冰增阻成分存在一定的对冲现象，并不能将总阻力等同于静水阻力、波浪增阻、浮冰增阻的简单加和。此外，波长、波高、航向、浮冰密集度等因素均会对船-冰-浪耦合阻力产生影响。 |
| 作者： | 宋梅筠 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 王超 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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