低密集度浮碎冰数值生成方法研究

摘要

合理的浮碎冰初始分布是数值模拟极地船舶碎冰阻力的关键,目前主要通过Voronoi图得到初始的浮碎冰分布,但该方法得到的浮碎冰直径呈正态分布与实际观测结果不一致。本文将Voronoi图方法、概率理论等有机结合,推导出量化浮碎冰直径的公式,之后通过分离轴定理将数值重叠的浮碎冰进行分离,形成给定密集度下浮碎冰的生成方法,使浮碎冰直径满足指数分布规律,为浮碎冰场的数值建模提供合理的输入。在验证方法有效性的同时,开展了相关变量对浮碎冰分布特性的影响研究。数值研究结果表明:浮碎冰直径经过量化后,随机点数对浮碎冰的数值生成结果基本没有影响;当δ=0.1时,浮碎冰的数值生成结果的离散度最小;参数β是影响浮碎冰分布概率密度函数的一个重要参数,β的取值应根据不同海域进行选取。