[发明专利]一种冰桨接触过程中桨叶表面瞬时冰载压力分布计算方法

摘要

一种冰桨接触过程中桨叶表面瞬时冰载压力分布计算方法，属于极地航行船舶冰区桨载荷预报领域。本发明首先通过读入螺旋桨的型值参数，建立螺旋桨几何模型，并对螺旋桨表面进行网格划分；然后，将冰场实体结构离散成一系列冰物质点，并初始化所有冰物质点密度、体积、速度、加速度；根据螺旋桨和冰块之间的位置关系，形成冰桨接触计算模型；实施冰桨接触检测方法，确定出每一个物质点与螺旋桨表面哪个面元发生接触，获得当前时刻桨叶表面冰载压力分布；应用近场动力学方法计算出当前时刻海冰粒子的破碎情况；进行下一个时间步的冰桨接触区域识别和海冰破碎计算，直到到达最大时间步结束计算。本发明具有实施程序简便、计算效率高等优点。

主权项

1.一种冰桨接触过程中桨叶表面瞬时冰载压力分布计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)确定冰桨接触计算工况，包括螺旋桨转速，冰块的物理和力学参数、尺度，冰块的运动速度；(2)输入螺旋桨的几何参数型值表，选择螺旋桨的径向和弦向网格划分方式和数目，建立螺旋桨几何模型，并根据冰桨接触区域对螺旋桨进行合理网格划分；(3)根据冰场的物理和力学参数、尺度，将冰块离散成物质点形式，初始化所有物质点的密度、体积、速度、加速度；(4)在每个时刻，对所有冰物质点，采用冰桨接触检测方法判断出每一个物质点是否与螺旋桨发生接触，计算出桨叶每个面元受到的冰载荷，进而获得整个桨叶的冰载压力分布；(5)应用近场动力学方法计算所有物质点受到的近场力和外载荷，进而计算出所有物质点的加速度，通过时间积分获得当前时刻所有物质点的位移和速度，根据破坏准则获得海冰的破碎情况；(6)下一个时间步重复步骤4和步骤5，直到到达最大时间步结束计算。