1. 研究目的与意义（文献综述）

北极地区的石油、天然气储量最为丰富，约占全世界总储量的1/4主要分布在北冰洋的巴伦支海、挪威海和喀拉海的大陆架，可称为“地球尽头的中东”。北冰洋冬季80%水域为冰，夏季超过50%水域为冰，冬季沿岸由于潮汐的影响，会形成平均厚度2米左右的破碎冰，严冬时，这些破碎冰会挤压积聚成冰脊和冰丘，有时高达十几米，这些破碎冰极大的阻碍了北极运输船舶的航行，也成为了大家对北极航线望而却步的理由之一。随着科学技术的发展和世界经济格局的变化，近几年，在夏季时分北极的部分水域由于气温升高使得其在一定时间内处于可通航状态，北极航线开始赢得了世界的广泛关注。

随着北冰洋海冰持续消融和航运技术进步，北极航道通航季节不断延长，通航条件不断优化，目前虽然已初步实现了商业化、规模化航运，但随之而来的船舶关键系统低温环境的适用性问题凸显。

在北极，海冰是极地气候和生态环境系统的重要环境因素之一。密度、盐度、温度和内部层理结构是海冰最基本的物理特征，这些物理特征的横向、纵向结构决定着海冰的热力学特征。现场观测表明积雪、海冰的热力参数依赖于其物理状态，如密度、厚度、含水量以及变质程度等，可以通过对海冰的特性的研究与实验，进而了解北极海冰对运输船舶的冷却系统造成的影响。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

对冷却系统管道进行建模，并采用icem、hypermesh等软件对模型进行网格划分。最后通过cfd数值模拟方法预测海水-冰晶两相流在管道中的流动特征。

针对海水对管道的腐蚀与冰晶颗粒对管道的磨损的问题，利用海水-冰晶两相流与管壁耦合的数学模型和控制方程，探讨流速、盐度、温度、粘度、颗粒直径等对管道的损伤，找到防护措施和改善方法。

3. 研究计划与安排

第1—3 周： 英文翻译，完成开题报告和文献综述。

第4—6 周：结合极地科考观测数据，进行极地运输船破冰造成的海水中冰屑、细小冰晶含量等对船舶海水冷却系统有显著影响的参数统计分析。

第7—10 周：分析海水、冰晶对海水冷却系统潜在的不利影响，建立海水-冰晶两相流与海水冷却系统边界耦合的数学模型与磨损腐蚀的数学方程。将通过数学模型获得的理论分析结果与实验进行对比。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] nong hong. the melting arctic and its impact on china’s maritime transport[j]. research in transportation economics, 2012，35：50-57.

[2] sarah gulas，mitchell downton，kareina d'souza，kelsey hayden，tony r. walker. declining arctic ocean oil and gas developments: opportunities to improve governance and environmental pollution control[j]. marine policy, 2017，75，：54-61.

[3]邓娟,柯长青,雷瑞波,孙波. 2009年春夏季北极海冰运动及其变化监测[j]. 极地研究,2013，25（1）:96-104.