极地开发的迫切需求促使了极地船舶的大力发展。与开敞水域不同，极地船舶遭受的主要环境载荷由波浪变为了海冰，海冰引起的船舶航行性能的巨大变化已经成为制约极地船舶设计研发和安全运行面临的核心问题之一。由于海冰力学性质和船-冰作用过程的复杂性，对于极地船舶的阻力、推进和操纵等航行特性，无论在理论、数值还是实验分析上都存在巨大挑战。以此为背景，本书围绕极地船舶的冰区航行性能这一主题，遵循“海冰和极地船舶（两基础）→阻力、推进和操纵性能（三核心）→结冰稳性、风险评估和破冰方法（三扩展）”的逻辑，分别介绍了海冰基本性质和极地船舶的分类及特点，极地船舶的阻力、推进及操纵性能，极地船舶的结冰稳性，风险评估和辅助破冰方法等内容。

更多科学出版社服务，请扫码获取。

目录
前言
符号表
第1章 海冰基本性质 1
1.1 概述 1
1.2 海冰的分类 1
1.2.1 依据海冰发展阶段分类 1
1.2.2 依据海冰表层形态分类 3
1.2.3 依据海冰密集度分类 4
1.2.4 依据海冰冰型分类 4
1.3 海冰的物理性质 5
1.3.1 海冰的晶体结构 5
1.3.2 海冰的结冰过程简述 9
1.3.3 海冰的主要物理参数 9
1.4 海冰的力学性质 14
1.4.1 海冰的强度及主要破坏模式 14
1.4.2 海冰的力学性质试验 15
1.4.3 影响海冰强度的物理因素 23
1.5 海冰的动力学本构关系和热力学过程 27
1.5.1 海冰动力学本构关系 27
1.5.2 海冰热力学过程 30
1.6 小结 33
参考文献 33
第2章 极地船舶的分类及特点 36
2.1 概述 36
2.2 极地船舶的分类 36
2.2.1 依据用途分类 36
2.2.2 依据冰级分类 39
2.3 极地船舶的典型特征 40
2.3.1 船舶结构与布置 40
2.3.2 船舶防寒 45
2.4 小结 48
参考文献 48
第3章 极地船舶的阻力特性 50
3.1 概述 50
3.2 冰阻力经验预报方法 51
3.2.1 平整冰区冰阻力预报方法 51
3.2.2 浮冰区冰阻力预报方法 55
3.3 冰阻力模型试验研究方法 57
3.3.1 模型律和模型比尺 57
3.3.2 模型试验方法 58
3.3.3 模型试验结果分析方法 61
3.4 冰阻力数值模拟方法 63
3.4.1 CFD-DEM耦合模拟基本理论 63
3.4.2 CFD-DEM耦合模拟应用案例 67
3.5 极地船舶的减阻技术 70
3.5.1 气泡辅助破冰系统 70
3.5.2 冲水润滑辅助系统 73
3.6 小结 74
参考文献 74
第4章 极地船舶的推进特性和主机功率预报 77
4.1 概述 77
4.2 海冰与极地船舶推进器的相互作用 77
4.2.1 极地船舶推进器选型 77
4.2.2 海冰对螺旋桨的影响 80
4.2.3 冰桨接触理论预报方法 81
4.2.4 冰桨接触试验预报方法 86
4.2.5 冰桨接触数值模拟方法 88
4.3 极地船舶主机功率的预报方法 91
4.3.1 航速–阻力经验公式预报法 91
4.3.2 规范预报法 92
4.3.3 数值模拟及试验预报方法 93
4.4 小结 96
参考文献 96
第5章 极地船舶的操纵特性 98
5.1 概述 98
5.2 经验预报方法98
5.2.1 操纵运动方程 98
5.2.2 裸船体力和力矩 99
5.2.3 螺旋桨和舵的力和力矩 101
5.2.4 冰力和冰力矩 102
5.3 试验预报方法 107
5.3.1 回转试验 107
5.3.2 破离航道试验 109
5.3.3 星型操纵试验 110
5.4 数值预报方法 111
5.4.1 船舶敞水操纵性验证 111
5.4.2 船舶冰区操纵性数值模拟 112
5.4.3 极地冰区船舶操纵性影响因素分析 113
5.5 小结 115
参考文献 115
第6章 极地船舶的结冰稳性 117
6.1 概述 117
6.2 结冰原因及危害 117
6.2.1 结冰发生区域 117
6.2.2 极地船舶结冰分类 118
6.2.3 船舶结冰危害 119
6.3 结冰机理及积冰预报方法 119
6.3.1 海水飞沫结冰物理过程 119
6.3.2 结冰研究进展及难点 120
6.3.3 船舶积冰计算方法 124
6.4 计及结冰因素的船舶稳性 126
6.4.1 船舶结冰稳性研究进展 126
6.4.2 积冰对船舶稳性的影响 127
6.5 小结 130
参考文献 131
第7章 极地船舶的风险评估.133
7.1 概述 133
7.2 风险评估原理.133
7.2.1 风险的定义 133
7.2.2 风险评估内容及流程 133
7.2.3 风险接受准则 134
7.2.4 风险评估中的不确定性 136
7.3 不确定性条件下极地船舶冰困风险评估 137
7.3.1 极地船舶冰困风险因素识别 137
7.3.2 极地船舶冰困概率与后果建模研究 140
7.4 小结 147
参考文献 148
第8章 气垫破冰船及其破冰原理 150
8.1 概述 150
8.2 气垫破冰船低速破冰原理 152
8.2.1 冰下气腔的形成与传播 152
8.2.2 气垫破冰船低速破冰能力评估 156
8.3 气垫破冰船高速破冰原理 159
8.3.1 兴波特点及临界速度 160
8.3.2 气垫破冰船高速破冰能力影响因素分析 162
8.4 小结 165
参考文献 166