极地是我国四大战略新疆域之一，极地战略是"海洋强国"战略的重要组成部分。船舶从开敞水域进入极地及周边水域面临严苛复杂环境的挑战，对冰力学、冰载荷、极地船舶性能认识的不充分，已经成为制约我国极地船舶研发设计面临的首要问题。针对这一难题，本项目在工信部高技术船舶科研计划项目、国家自然科学基金等项目支持下，开展极地及周边地区航行船舶性能理论预报方法及应用研究，形成了极地船舶运动性能和结构性能的理论预报方法，开发了冰-水-船多相多介质耦合模型和极地船舶载荷高精度预报方法，提出了微极近场动力学模型刻画海冰裂纹扩展等动力学行为，形成了指导性文件，应用于我国极地新一代科考船"雪龙2"号、全球最新的极地甲板运输船等。 针对国内在极地船舶运动性能理论预报能力的不足，发明了船舶冰阻力预报技术，建立了"极地航行船舶阻力图谱"和冰船流耦合作用场中的船舶操纵运动方程，形成了极地船舶操纵性预报软件，填补了国内在此方面的空白；提出了基于非线性瞬态动力学的极地船舶总强度与局部强度评估方法，发明了一套动态响应等效准静态计算方法，成果应用于我国最新一代极地科考船"雪龙2"号。针对冰载荷预报难度大精度低的难题，开发了冰-水-船多相耦合模型，解决了多介质动态交界面处理的数值难题，开发了极地船舶冰载荷高精度预报方法，预报精度较国际常用的芬兰-瑞典规范法提升了10%以上，应用于我国首艘穿越北极航道的商船"永盛轮"等极地航行船舶。针对现有连续介质力学方法在模拟海冰裂纹萌生、扩展方面的局限性，在国内率先将近场动力学方法引入到冰力学的模拟中，提出了一种采用二阶变形作为度量的微极近场动力学模型，拓展了现有的近场动力学方法理论。 通过与国际同行对比，开发的极地船舶冰载荷预报精度较国际常用的芬兰-瑞典规范法提升了10%以上，应用于我国首艘穿越北极航道的商船"永盛轮"等极地航行船舶的载荷预报中，因载荷计算精确，主机功率选择合理，为中远海运特运等单位节约大量燃油，打破了环北极国家对冰载荷预报技术的垄断。提出的微极近场动力学模型达到国际领先水平，发展了现有的近场动力学方法，提升了海冰力学行为的数学刻画能力。研究成果已在"雪龙2"号、极地甲板运输船、极地凝析油轮、我国首座适用于极地海域的半潜式平台"维京龙"号等多种极地船舶和海洋工程中得到应用，支撑企业新增销售额10余亿元、新增利润7000余万元。 授权发明专利16项、实用新型专利和软件著作权34项；出版编著1部，在高水平杂志上发表论文63篇，其中SCI/EI收录53篇，总被引700余次。

哈尔滨工程大学

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