Многоцикловое и истирающее воздействия дрейфующего ледяного покрова на морские гидротехнические сооружения (Расчет конструкции ледостойких оснований. Особенности имитационного моделирования), страница 12

Рассмотренные выше случаи позволяют сформулировать сценарий эволюции движения ледяного поля. Он функционирует по следующей схеме. При наличии перед опорой свободной воды имеет место ударное взаимодействие опоры и льдины. Если диаметр сооружения существенно меньше диаметра льдины и кинетическая энергия последней такова, что MV²/2>E_c (E_c критическое значение кинетической энергии льдины, при которой имеет место ее внедрение) и (2) имеет отличное от нуля решение, то после удара льдина прорезает сооружение. Если свободная вода перед опорой отсутствует, то льдины накапливаются. По мере их накопления прямо пропорционально их количеству (везде предполагается неразличимость между собой льдин) растет и сила навала. Процесс внедрения имеет место тогда, когда уравнение (8)/(9) имеет ненулевой корень. После сброса напряжения на опору сила навала уменьшается и картина циклически повторяется - по мере увеличения количества льдин растет сила напряжения и при ее критическом значении снова имеет место процесс прорезания льдины.

Если в течение прорезания или после его окончания линейный размер остатка льдины не превосходит определенное целое число диаметров сооружения, то льдина раскалывается и исключается из системы.

Алгоритмическая и программная реализация.

Перед изложением алгоритма решения укажем какими входными параметрами мы оперируем. Входными параметрами здесь являются: линейный размер исследуемого участка акватории моря L_A и сплоченность ледяного поля N_A; интервал времени функционирования системы T_s; радиус r_c и форма опоры сооружения; удельная энергия разрушения льда E₀; плотность r, прочность R_ice и толщина льда h; скорость движения льдины на свободной воде v и ее радиус r_ice. Прочность льда на смятие R_b оценивается согласно правилам [1]. Легко заметить, что начальное расстояние между льдинами l₀ определяется выражением

                        (12)

Предполагается, что до опоры гидротехнического сооружения льдины следуют одна за другой на одинаковом расстоянии l₀ между собой. Если перед опорой уже имеются льдины, то расстояние l(t) между крайней льдиной затора и вновь приближающейся льдиной определяется выражением

,                                                     (13)

где T - время окончания процесса прорезания и l(0)=l₀. Случай T=0 соответствует отсутствию внедрения: а) либо кинетическая энергия льдины не достигла критического значения E_c, б) либо потенциальная энергия остановившегося ледяного поля недостаточна для реализации процесса прорезания. В этом случае оцениваем время t₁ за которое приближающая льдина достигнет крайней в скопившемся перед опорой и остановившемся ледяном поле

,                                                           (14)

Далее системное время модели увеличивается на t₁, число льдин в системе увеличивается на единицу, l(t) полагается равным l₀ и цикл повторяется. Если l(t)³0, то в систему дополнительных льдин не поступает; в противном случае число льдин увеличивается на единицу.

Алгоритм функционирования системы «лед-опора ледостойкого основания».

П1. Открываем файл входных значений и считываем эти значения (OpenFilePar0)

p.s_Region –

p.R_ICE –

p.V_ICE -

p.D_ICE –

p.H_ICE –

p.Res_ICE –

p.N_ICE –

v.dt –

p.R_Con –

p.k_Con –

p.X_Con –

p.k1_Con –

p.T_s –

П2. Загрузка диалога (Load frmTask0)

П3. Вызов основной процедуры (Calculate)

а) процедура формирования промежуточных входных значений – первоначальное расстояние между льдинами (InitResult0)

б) печать входных значений (RezultRecFile)

Print p.s_Region – печать размер региона;

Print p.k_Con – печать коэффициент формы опоры;

Print p.D_ICE – печать плотность льда;

Print p.R_ICE – печать прочность льда;

Print p.H_ICE – печать толщина льда;

Print p.N_ICE – печать сплоченность льда;

Print p.T_s – печать время сезона;

Print p.L0 – расстояние между льдинами;

Print p.Ar0 – печать площадь льдины в) организация циклов расчета по времени и сам расчет: