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摘要
为研究破冰船在平整冰区所做的直航连续式破冰作业，本文通过非线性显式的有限元方法，模拟了“雪龙2号”科考船在平整冰中的连续破冰过程，分析了船体所受碰撞力特性以及能量变化，并利用破冰船Terry Fox号船模水池试验与“雪龙2号”无量纲化冰阻力系数的数值计算结果对比，证明了本文数值计算的可靠性；本文数值计算结果与Lindqvist、Jeong学者提出的经验公式进行对比分析，误差在20%之内，进一步验证了本文数值模拟的正确性；利用“雪龙2号”简化后的楔形体模型，本文研究了船体不同速度、不同破冰角度以及平整冰厚度时船-冰碰撞的响应特性，定性分析了不同工况下的船-冰碰撞过程中船舶受到的碰撞力、能量损耗等规律。同时，利用简化模型楔形体对船舶破冰阻力的参数敏感度进行研究，有利于获得破冰阻力随多参数变化的规律，将在不同工况下得到的破冰阻力平均值利用矩形域最小二乘法曲面拟合出破冰阻力公式。建立适用于运动数学模型实时解算的破冰阻力离线数据库，利用插值方法，实时获得冰阻力，为冰区航海模拟器船舶运动数学模型中的冰阻力计算提供一定参考。
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