[发明专利]一种适用于船舶与浮冰的碰撞仿真模拟方法

权利要求书

1.一种适用于船舶与浮冰的碰撞仿真模拟方法，其特征在于，船舶与浮冰的碰撞仿真主要分为三个步骤，即船舶水动力模拟、浮冰碰撞模拟以及浮冰随机分布模拟；

其中，船舶水动力模拟选用船舶模型为研究对象，船舶静水模拟采用雷诺平均法即RANS法进行求解，采用Level set方法描述自由液面，和k-e湍流模型；

其中，浮冰碰撞模拟先开展船舶静水分析，待其达到稳态之后，阻力数值及波浪形态收敛，流场解将被锁住，然后再注入浮冰，进行后续的碰撞分析；

其中，浮冰随机分布模拟采用数学模型进行模拟，所述数学模型结合随机概率、基因算法进行建模。

2.根据权利要求1所述的一种适用于船舶与浮冰的碰撞仿真模拟方法，其特征在于，在进行船舶水动力模拟时，使用标准的船舶水动力CFD模型模拟求得船舶在静水中航行的的各流场分布和阻力值。

3.根据权利要求1所述的一种适用于船舶与浮冰的碰撞仿真模拟方法，其特征在于，在进行浮冰碰撞模拟时，拉格朗日颗粒追踪模型来模拟浮冰，耦合方式为单耦合，即浮冰仅从流场中获取流场对其施加的力，通过CFD模型与拉格朗日颗粒追踪模型的结合实现船舶-波浪-浮冰的相互作用。

4.根据权利要求1所述的一种适用于船舶与浮冰的碰撞仿真模拟方法，其特征在于，在进行浮冰随机分布模拟时，使用数学模型描述自然界中浮冰的随机性。

5.根据权利要求1所述的一种适用于船舶与浮冰的碰撞仿真模拟方法，其特征在于，所述船舶静水模拟需要明确船舶静水的计算域以及确船舶静水的边界条件。

6.根据权利要求3所述的一种适用于船舶与浮冰的碰撞仿真模拟方法，其特征在于，所述拉格朗日颗粒追踪模型的路径追踪基于拉格朗日方法，与欧拉流体单向耦合，并使得拉格朗日颗粒追踪颗粒从流场中获取压力和速度，而流场不受拉格朗日颗粒追踪颗粒的影响。

7.根据权利要求1所述的一种适用于船舶与浮冰的碰撞仿真模拟方法，其特征在于，所述浮冰碰撞模拟中的碰撞分析采用碰撞模型，碰撞模型基于柔软颗粒重叠理论，即允许浮冰与浮冰，浮冰与船舶之间出现重叠；重叠机制被弹簧-阻滞器系统描述，弹簧反映弹性响应而阻滞器反映能量耗散。

8.根据权利要求1所述的一种适用于船舶与浮冰的碰撞仿真模拟方法，其特征在于，所述浮冰随机分布模拟中的数学模型需要用户输入计算域的尺寸，浮冰尺寸阵列以及浮冰覆盖率的参数，生成覆盖率高达90％的自然随机分布图，其每个浮冰的空间坐标值将被导出，用做后续仿真中的注冰点。