基于流固耦合方法的极地船型破冰性能研究

破冰性能是极地船舶总体性能的重要组成部分，开展极地船舶破冰性能理论研究对极地船舶的船型开发具有重大意义。论文选用带有塑性应变失效准则的弹性断裂失效材料模型模拟平整冰层，采用LS-Dyna流固耦合方法模拟极地船舶在极地无限冰区中连续破冰航行的场景，分析3种不同船型船舶的破冰性能差异。研究结果表明，在平整冰区连续破冰航行过程中，极地船舶所受冰载荷具有高度非线性震荡特征，船首与冰层直接作用区域的应力呈环状分布。直立型首和球鼻型首极地船型主要使冰层发生挤压破坏，而破冰型首极地船型能够有效引导冰层发生下压弯曲破坏，并最大程度地限制冰层的挤压破坏，其破冰性能优于其余两船型。