Abstrakti
Ilmastonmuutoksen lisätessä arktisten merireittien saavutettavuutta on laivan runkoon kohdistuvien jääkuormien ymmärtäminen tullut kriittiseksi turvallisen navigoinnin kannalta. Perinteiset menetelmät, kuten Popovin menetelmä, yksinkertaistavat usein alusten ja jäälauttojen geometrian ja jättävät huomiotta monimutkaiset hydrodynaamiset vuorovaikutukset ja aallot, jotka merkittävästi vaikuttavat jääkuormiin. Nämä yksinkertaistukset voivat johtaa epätarkkoihin jääkuorma-arvioihin erityisesti marginaalijäävyöhykkeellä (MIZ), missä alukset ja pienet ja keskikokoiset jäälautat ovat meren aaltojen vaikutuksen alaisina. Tämä työ pyrkii täyttämään tämän aukon kehittämällä kattavan mallin, joka sisällyttää nämä tekijät energian säilymiseen perustuvan jääkuorma-arvion tarkkuuden parantamiseksi.
Näiden puutteiden korjaamiseksi tutkimuksessa ehdotetaan uutta lähestymistapaa, joka käyttää reunaelementtimenetelmää (BEM) arvioimaan hydrodynaamista vuorovaikutusta etenevän aluksen ja jäälautan välillä. Tämä menetelmä yhdistää lineaarisen superpositioperiaatteen avulla molempien kappaleiden säteilypotentiaalit, sekä huomioi aluksen nopeuden kohtaamistaajuusmenetelmän perusteella. Tämän seurauksena saadaan yksityiskohtaiset lisätyn massan ja vaimennuskertoimien laskelmat, jotka ovat tärkeitä aluksen ja jään hydrodynaamisten vuorovaikutusten ymmärtämisessä. Lisäksi työssä kehitetään laskennallisen virtausmekaniikan (CFD) malli tutkimaan hydrodynaamisia kertoimia rakenteiden välisen vuorovaikutuksen yhteydessä, joka keskittyy määrittämään ympäröivän nesteen virtauksen vaikutusta hydrodynaamisiin kertoimiin. CFD-malli auttaa ymmärtämään hydrodynaamisen kerroinmatriisin tiettyjen alaosioiden fysikaalista merkitystä, mikä on olennaista tarkkojen jääkuorma-arviointien kannalta.
Työssä integroitiin nämä havainnot laajennettuun energian säilymiseen perustuvaan jääkuorman arviointi malliin huomioiden aaltojen ja hydrodynaamisten vuorovaikutusten vaikutukset. Mallia havainnollistetaan tapaustutkimuksella, joka käsittää jääluokan omaavan aluksen ja erikokoisia jäälauttoja. Työn keskeinen havainnot on, että perinteiset jääkuormien arviointimenetelmät voivat aliarvioida kuormia, koska ne eivät huomioi aaltoja ja hydrodynaamisia vuorovaikutuksia. Tässä työssä kehitetty uusi BEM-lähestymistapa tarjoaa tarkemman kuvan näistä vuorovaikutuksista, johtaen parempiin jääkuorma-arviointeihin. Tutkimus osoittaa myös, että aaltojen aiheuttamien liikkeiden vaikutus kuormiin on suurempi kuin lisätyn massan. Tämä työ tuo merkittävää uutta tietoa arktiseen meritekniikkaan paljastaen hydrodynamiikan vaikutuksen laivan runkoon kohdistuviin jääkuormiin. Se tarjoaa arvokasta tietoa jäävahvistettujen alusten suunnitteluun ja käyttöön turvallisemman merenkulun takaamiseksi jääpeitteisillä vesillä.
Julkaisun otsikon käännös | Arvioidaan hydrodynaamisten vaikutusten merkitystä jääkuormitukseen aluksen ja jään liukukosketuksessa: Meriaaltojen ja hydrodynaamisten vuorovaikutusten roolit |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-64-1948-0 |
Sähköinen ISBN | 978-952-64-1949-7 |
Tila | Julkaistu - 2024 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |