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潜艇破冰上浮近场动力学模型

叶礼裕 王超 郭春雨 常欣

叶礼裕, 王超, 郭春雨, 常欣. 潜艇破冰上浮近场动力学模型[J]. 中国舰船研究, 2018, 13(2): 51-59. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2018.02.007
引用本文: 叶礼裕, 王超, 郭春雨, 常欣. 潜艇破冰上浮近场动力学模型[J]. 中国舰船研究, 2018, 13(2): 51-59. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2018.02.007
YE Liyu, WANG Chao, GUO Chunyu, CHANG Xin. Peridynamic model for submarine surfacing through ice[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2018, 13(2): 51-59. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2018.02.007
Citation: YE Liyu, WANG Chao, GUO Chunyu, CHANG Xin. Peridynamic model for submarine surfacing through ice[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2018, 13(2): 51-59. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2018.02.007

潜艇破冰上浮近场动力学模型

doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2018.02.007
基金项目: 国防基础科研计划资助项目(JCKY2016604B001);国家自然科学基金资助项目(51679052)
详细信息
    作者简介:

    叶礼裕,男,1989年生,博士生。研究方向:极地船舶性能预报及评估技术

    通讯作者:

    王超(通信作者),男,1981年生,博士,副教授。研究方向:舰船推进及减振降噪技术,冰区船舶推进技术。E-mail:wangchao0104@hrbeu.edu.cn

  • 中图分类号: U661.3

Peridynamic model for submarine surfacing through ice

  • 摘要: [目的] 随着各国对北极地理和气候环境研究的深入,越来越深刻认识到潜艇在北极所能发挥的政治和军事价值。研究潜艇破冰上浮过程及冰载荷的动态特性,可为潜艇壳体的设计和破冰厚度的选择提供支撑。 [方法] 基于近场动力学方法建立潜艇破冰上浮过程计算模型。首先,详细介绍近场动力学方法用于捕捉物体断裂问题的理论基础,分析该方法用于海冰材料模拟的可行性。然后,为反映潜艇破冰上浮真实的物理过程,基于接触检测理论,建立海冰粒子与潜艇表面的接触区域识别算法,给出计算接触载荷方法。最后,将近场动力学方法与接触区域识别算法结合在一起,开发潜艇破冰上浮计算程序,以跟踪每一个时刻的破冰状态,计算海冰对潜艇壳体的作用力。并以美国DARPA潜艇模型SUBOFF为计算对象,开展潜艇破冰上浮过程数值模拟。 [结果] 计算结果表明:在用所提方法模拟的潜艇上浮破冰过程中,海冰的动态断裂过程与观察到的美国核潜艇的破冰上浮结果基本一致,冰载荷的动态变化与实际情况相符合。 [结论] 该方法能为潜艇与冰的相互作用研究提供思路,所得结果可为极地潜艇壳体结构的优化设计提供支撑。
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-03
  • 刊出日期:  2018-04-08

潜艇破冰上浮近场动力学模型

doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2018.02.007
    基金项目:  国防基础科研计划资助项目(JCKY2016604B001);国家自然科学基金资助项目(51679052)
    作者简介:

    叶礼裕,男,1989年生,博士生。研究方向:极地船舶性能预报及评估技术

    通讯作者: 王超(通信作者),男,1981年生,博士,副教授。研究方向:舰船推进及减振降噪技术,冰区船舶推进技术。E-mail:wangchao0104@hrbeu.edu.cn
  • 中图分类号: U661.3

摘要: [目的] 随着各国对北极地理和气候环境研究的深入,越来越深刻认识到潜艇在北极所能发挥的政治和军事价值。研究潜艇破冰上浮过程及冰载荷的动态特性,可为潜艇壳体的设计和破冰厚度的选择提供支撑。 [方法] 基于近场动力学方法建立潜艇破冰上浮过程计算模型。首先,详细介绍近场动力学方法用于捕捉物体断裂问题的理论基础,分析该方法用于海冰材料模拟的可行性。然后,为反映潜艇破冰上浮真实的物理过程,基于接触检测理论,建立海冰粒子与潜艇表面的接触区域识别算法,给出计算接触载荷方法。最后,将近场动力学方法与接触区域识别算法结合在一起,开发潜艇破冰上浮计算程序,以跟踪每一个时刻的破冰状态,计算海冰对潜艇壳体的作用力。并以美国DARPA潜艇模型SUBOFF为计算对象,开展潜艇破冰上浮过程数值模拟。 [结果] 计算结果表明:在用所提方法模拟的潜艇上浮破冰过程中,海冰的动态断裂过程与观察到的美国核潜艇的破冰上浮结果基本一致,冰载荷的动态变化与实际情况相符合。 [结论] 该方法能为潜艇与冰的相互作用研究提供思路,所得结果可为极地潜艇壳体结构的优化设计提供支撑。

English Abstract

叶礼裕, 王超, 郭春雨, 常欣. 潜艇破冰上浮近场动力学模型[J]. 中国舰船研究, 2018, 13(2): 51-59. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2018.02.007
引用本文: 叶礼裕, 王超, 郭春雨, 常欣. 潜艇破冰上浮近场动力学模型[J]. 中国舰船研究, 2018, 13(2): 51-59. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2018.02.007
YE Liyu, WANG Chao, GUO Chunyu, CHANG Xin. Peridynamic model for submarine surfacing through ice[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2018, 13(2): 51-59. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2018.02.007
Citation: YE Liyu, WANG Chao, GUO Chunyu, CHANG Xin. Peridynamic model for submarine surfacing through ice[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2018, 13(2): 51-59. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2018.02.007
参考文献 (15)

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