全球变暖对资源造成了巨大的压力，因此也影响了经济机会、军事考虑和贸易。为了弥补这些变化，北极航线的发展是必要的，因此，最近引起了很大的兴趣。在极地海域航行的船只的基本要求之一是能够预测冰的阻力。
许多研究者使用数值算法来研究破冰船的破冰能力。在美国，有能力破冰的船只。然而，这些算法大多不能用于研究连续破冰过程，也没有针对不同环境的通用破冰准则。
在这种背景下，来自韩国釜山国立大学(PNU)的两位研究人员现在开发了一种基于运动粒子半隐式(MPS)方法的弹性模型的数值算法。这项研究由太平洋大学的Jong-Chun Park教授领导，发表在《海洋工程》杂志上。Park教授解释了他们研究的出发点:“我们假设冰在断裂之前是一种线弹性材料，并应用最大拉应力理论作为断裂的标准。”
MPS方法是一种基于连续介质力学的粒子方法，是研究连续破冰过程，包括裂纹现象发展的理想方法。此外，引入标量函数表示新冰裂缝相对于相邻颗粒的相对位置，并采用搜索算法预测冰与船体之间的碰撞点。引入了一种混合并行计算技术来管理所涉及的大规模计算。
对淡水和模型冰标本进行了三点弯曲试验。这些结果表明，当冰的性质接近为模型选择的线弹性性质时，模型的准确性有所提高。然后，使用名为Araon的模型破冰船进行模拟。这些模拟结果表明，在冰水平环境中，自由边界条件的相对误差为12%，半固定边界条件的相对误差为30%。
“该模型可以成功预测破冰船面临的冰阻力，以及连续破冰过程中破裂的发生。这可以用来设计破冰船，通过经常遇到冰的北海航线。开发这条航线将有助于贸易，并确保改善资源分配，”朴教授总结道。
更多信息:Di Ren等，基于粒子的破冰船连续破冰过程的数值模拟，海洋工程(2023)。引用本文:研究连续破冰的数值算法(2023,3月30日)检索于2023年3月31日https://techxplore.com/news/2023-03-numerical-algorithm-ice-breaking.html本文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
