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面向极地船舶与海洋工程结构冰载荷的数值冰水池

极地船舶与海洋工程；冰载荷；数值实验室；冰水池；冰–水–固耦合

极地科学考察、商业航运和能源开发对具有抗冰性能的装备结构研发提出了强烈的工程需求和技术挑战。极地船舶与海洋工程结构冰载荷的确定是其结构抗冰设计、安全运行保障和结构完整性管理的重要研究内容。当前快速发展的高性能计算技术和多介质、多尺度数值方法为高效、合理地确定海洋装备结构冰载荷提供了有效的途径，其中以离散元方法为代表取得了出色的研究成果。为此，本文基于目前极地船舶与海洋工程结构对冰载荷研究的实际工程需求，同时考虑国内外对海冰、工程结构与流体相互耦合的多介质、多尺度数值方法研究现状，并结合研究团队在海冰离散元方法及高性能计算分析软件中的研究工作，对极地船舶与海洋工程数值冰水池的概念、构架、开发技术以及工程应用进行了论述。本文工作充分借鉴国内外有关数值水池的研究思路，探讨了数值冰水池研究的可行性和工程应用前景，阐述了其与理论分析、现场测量和模型试验研究相结合的必要性。以上研究对我国在极地船舶与海洋工程领域形成具有独立知识产权的数值计算分析软件，促进我国极地海洋强国的战略实施具有很好的借鉴意义。