高压气枪气泡载荷下盐水冰毁伤特性实验研究

极地航道的常态化运营与资源勘探的全面提速，赋予了高效破冰技术极其重要的工程与战略意义。然而，作为极地海冰的主要形态，实际盐水冰的动态断裂机制与破冰机理研究尚存在显著空白。为此，本文搭建了高压气枪气泡破冰实验系统，探究了气泡载荷下盐水冰的断裂过程与力学机制。结果表明，破冰作用可划分为四个特征阶段：初始冲击与气射流促使裂纹萌生，二次脉动波驱动裂纹加深，水射流造成局部集中损伤，大规模气泡膨胀诱发冰板整体弯曲破坏。研究揭示，冰内卤水通道作为初始缺陷引导裂纹不规则扩展，呈现出异于淡水冰的断裂模式。此外，盐度对破冰效率存在显著的非单调影响。在本文工况下（30mm厚、10cm喷嘴间距、10mL气量），最优破冰盐度为20–26 ppt，低盐度时卤水孔削弱冰体强度，高盐度时波衰减与裂纹钝化效应大幅降低能量传递效率。本研究可为高压气泡破冰技术在极地复杂冰况中的工程应用提供理论支撑。