Numerische Analyse-Methode für die durch Kollisionen von Schiffen mit Eis verursachte Vibration des Polartransportgefächts basierend auf der vollständigen Kopplung von Schiff, Eis, Wasser und Luft

Da der Arktische Kanal weiterhin entwickelt wird, sind Kollisionen zwischen polaren Schifffahrtsgefächten und Meereis unvermeidlich, was die strukturelle Sicherheit und den Vibrationskomfort direkt beeinflussen wird. Die numerische Analyse-Methode für durch Schiff-Eis-Kollisionen verursachte Vibrationen ist jedoch nicht perfekt, und der Einfluss der Fluidkopplung wird normalerweise nicht berücksichtigt. In diesem Papier wird eine vereinfachte numerische Analyse-Methode für durch Schiff-Eis-Kollisionen verursachte Vibrationen vorgeschlagen, bei der eine zuverlässige Eislaste durch zuerst durchgeführte gekoppelte Kollisionen von Schiff und Eis sowie Wasser und Luft gewonnen wird, gefolgt von gekoppelten Vibrationsberechnungen von Schiff und Eis sowie Wasser, um die Vibrationsantwort der Struktur zu erhalten. Darüber hinaus untersucht dieses Papier die vollständige Kopplungsmethode sowie die Modellierungsbereiche und Netzgrößen, die an der Analyse der durch Schiff-Eis-Kollisionen verursachten Vibration beteiligt sind, und die rechnerischen Effizienzen des traditionellen ALE-Algorithmus und des S-ALE-Algorithmus werden verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die vereinfachte Simulationsanalyse-Methode und das gradientenbasierte Mesh-Modell die Berechnungsgenauigkeit und -effizienz bei der Analyse von Schiff-Eis-Kollisionen und Vibrationsantworten verbessern. Zudem darf der Modellierungsbereich der Wasser- und Luftmodelle nicht kleiner als das Sechsfache der Schiffsbreite, das Zweifache der Schiffs Länge und das Einfache der Schiffs Tiefe sein, und der S-ALE-Algorithmus spart im Vergleich zum ALE-Algorithmus 47,86 % an Zeit. Die Forschungsergebnisse in diesem Papier können als Referenz für die numerische Simulation von durch Schiff-Eis-Kollisionen verursachten Vibrationen dienen.