基于浮冰区参数化设计的船舶冰阻力数值模拟

作     者：刘为民 涂勋程 谷家扬 庄月昊 陶延武 张忠宇 LIU Wei-min;TU Xun-cheng;GU Jia-yang;ZHUANG Yue-hao;TAO Yan-wu;ZHANG Zhong-yu

作者机构：江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003 重庆前卫科技集团有限公司重庆401121 江苏科技大学海洋装备研究院江苏镇江212003 

出 版 物：《船舶力学》 (Journal of Ship Mechanics)

年 卷 期：2020年第24卷第12期

页      面：1517-1529页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51779109) 江苏省自然科学面上基金资助项目(BK20171306) 工信部高新技术船舶项目(614,473) 

主　　题：参数化设计 遗传算法优化 MCD概率分布 流固耦合 参数影响性分析 

摘      要：本文参照真实冰区环境下浮冰尺度(MCD)概率分布规律,基于遗传算法运算器Glapagos,采用Grasshopper参数设计工具对Voronoi图进行全局优化,建立了符合自然环境的浮冰区模型,采用LS-DYNA流固耦合方法对船舶在浮冰区航行的参数影响情况进行了研究。研究发现:船肩附近的浮冰滑移现象最为显著,船艏附近的浮冰破碎现象则更为明显;船体受浮冰的冲击频率随浮冰密集度的提高呈明显增大趋势,而受冰厚影响较小;浮冰载荷波动的剧烈程度与影响因素(浮冰密集度、浮冰厚度和航速)正相关;相比大尺度浮冰,小尺度浮冰具有较高频率的冲击载荷、较大的载荷脉冲宽度和成分占比更高的摩擦阻力,这对浮冰阻力起到了明显的加强作用;浮冰阻力具有一定的随机性,但一般随浮冰密集度、冰厚和航速的增加而增加。