波浪场中浮冰摇荡运动特性

朱仁庆， 张曦， 李志富 (江苏科技大学 船舶与海洋工程学院，江苏 镇江 212003)

随着全球气候变暖，海冰冰厚变薄使得北极资源的开发以及航线开通成为可能。许多国家竞相储备开发北极资源和北极航道，准备随时进驻北极。因此，合理认识和利用冰缘区内波-冰作用规律，有利于加强对冰区内波浪传播特性的了解和提高极地资源利用率具有重要意义。对于浮冰与波浪的相互作用，Harms[1-2]通过试验回归出恒密度厚度的二维浮冰漂移运动估算公式。当浮冰的横摇周期略大于波浪周期时，浮冰具有最大漂移速度。Lever等[3]在水池试验中研究了冰山自身形状对其在波浪中运动的影响。Huang等[4]研究发现浮冰漂移速度随着横摇周期与波浪周期的比值增大而增大。Bennetts等[5]在试验中发现浮冰的存在阻碍了波浪传播，且随着波陡的增大，浮冰对波浪的阻碍作用增强。Yiew等[6]发现当波陡较大时，波浪冲洗现象对浮冰的运动响应有明显抑制作用。郭春雨等[7]试验研究了浮冰在波浪中的纵向运动，同时发现了波浪冲洗现象。波浪在冰区的传播比例随着波长和波频率的减小而增大，且波浪传播比例增大也增强了其对浮冰的破坏能力[8]。

由于模型试验具有成本过高、存在设备干扰的缺点，数值模拟方法被越来越多的用于研究波-冰作用。其中，势流分析方法因其成本低、计算速度快等优点受到了学者的青睐。Shen等[9]通过理论研究了反射波、阻力系数和附加质量影响浮体漂移运动的的因素，如波的反射、附加质量等。……