強非線性冰載荷對極地航行商船的阻力和主機功率計算均提出巨大挑戰(zhàn)。以往計算冰級船主機功率時,通常采用規(guī)范法的經(jīng)驗公式。盡管經(jīng)驗公式計算簡便,但由于沒有考慮航速變化對主機功率的影響,計算結(jié)果往往過于保守。本文基于離散元的理論方法和數(shù)值模型,采用阻力–速度曲線法建立了冰區(qū)加強型商船主機功率計算方法。借鑒中國商船"永盛輪"首航北極的實際航行經(jīng)驗,將預報方法應用于B1冰級的36 000 t冰級多用途船的主機功率計算中。計算結(jié)果表明,該方法計算獲得的主機功率較規(guī)范法小。該預報方法將為我國極地商船設(shè)計與制造提供技術(shù)支撐。

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圖1顆粒單元間的接觸模型Fig.1Contactmodelbetweenelements

叻較潁???Mindlin理論和Mohr-Coulomb摩擦定律，并忽略切向粘滯力影響，則切向接觸力為：Fs=Ksxn1/2xs，(2)Fs=min(Fs,sign(Fs)μFn)，(3)式中,xs為切向變形。法向剛度Kn和切向剛度Ks分別為：Kn=43E√R，(4)Ks=8G√....

圖2船體三角形離散單元模型Fig.2Discretetriangleelementsonshipsurfaces

?水的密度；為船舶航速；為船舶的濕表面積，近似有：Cf=0.075(lgRe2)2，(18)S=LWLBT(1T+2B+2LWL)4.4(5(1CB1))23。(19)Re=VLWL/ννLWLCBCB=M/(ρLWLBT)M式中：Re為雷諾數(shù)；；其中為流體的運動粘性系數(shù)；為船舶....

圖4不同航速時船舶冰阻力（H=0.8m）Fig.4Iceresistanceofshipatdifferentspeeds（H=0.8m）表2船舶在不同航速下的阻力及主機有效功率Tab.2Resistanceandeffectivepowerofmainengineof

T為冰區(qū)吃水，為船艏水線面面積。式（24）可應用的條件是且。上述物理量如無特殊說明，則長度的單位為m，角度的單位為（°）。表2船舶在不同航速下的阻力及主機有效功率Tab.2Resistanceandeffectivepowerofmainengineofshipatdiffere....

圖6船舶在不同航速下的有效功率PE及其擬合曲線Fig.6EffectivepowerPEofshipatdifferentspeedsanditsfittingcurves

/s）水阻力/kN不同冰厚的冰阻力/kN有效功率/kW0.3m0.5m0.8m0.3m0.5m0.8m1.012.46381515.4620.4627.463.098.753780133407.24536.24695.245.0259.691042494181818.442543....

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