大尺度冰 sheet 在波浪中的流固耦合

随着全球变暖，北极的冰覆盖区域正转变为开阔水域。这为广泛的海事活动提供了更多动力，并吸引了海冰建模的研究兴趣。在极地地区，冰sheet可长达数公里并受海浪影响。由于其厚长比极小，此类大尺度冰sheet的波浪响应（即水弹性响应）以弹性变形为主而非刚体运动。过去25年中，海冰水弹性已通过理论模型被广泛研究；然而近期实验表明，这些理论模型所用的理想假设会导致显著误差。本文提出一种基于OpenFOAM的数值方法来模拟水弹性波-冰相互作用，以纳维-斯托克斯方程描述流体域，以圣维南-基尔霍夫固体模型控制冰变形，并采用耦合方案实现流固耦合。经与实验对比验证，所提模型能够捕捉当前理论模型未包含的现象。特别是，所发展模型展示了预测overwash的能力，overwash是一种普遍存在的极地现象且被报道为关键空白。本模型有潜力用于研究波-冰行为及耦合波-冰效应对海洋结构物的影响。