基于CFD-FEM耦合方法的冰柱碰撞响应研究

来源：振动与冲击杂志2025年第15期北京时间：

作者：宋英龙，杨博睿，赵禹,杨碧野，郑瑜娜，张桂勇gyzhang@dlut,

单位：1.大连理工大学船舶工程学院， 辽宁 大连116024；2.中国船舶集团有限公司第七一三研究所， 郑州450015；3.挪威科技大学 土木与环境工程系，挪威 特隆赫姆7049；4.大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室， 辽宁 大连116024

摘要：碰撞冰载荷是影响极地海洋结构物作业安全的重要因素。基于CFD（computational fluid dynamics）软件STAR-CCM+和FEM软件Abaqus协同仿真，构建了计算结构物-浮冰-水相互作用的数值模型，开展了圆柱形结构物与方形浮冰的碰撞响应研究并分析了不同因素对碰撞响应的影响。进一步从能量转换的角度，提出了一种考虑浮冰初始旋转的碰撞力修正模型。分析了碰撞前、碰撞中和碰撞后阶段对碰撞力峰值的影响，实现了对带有初始旋转的浮冰碰撞载荷的快速估算。研究发现，碰撞前浮冰速度衰减、碰撞持续时间和碰撞后浮冰的转动对碰撞力均有较大影响，碰撞力随浮冰旋转角度增大呈现出先增大后减小的变化趋势。<br>

关键词：CFD-FEM耦合；协同仿真；浮冰；结构物；碰撞响应