Väitös meri- ja arktisen tekniikan alalta, DI Zongyu Jiang

Tämä väitöstutkimus tarkastelee laivan ja jään välisiä monimutkaisia vuorovaikutuksia arktisissa olosuhteissa. Tämän aihealueen merkityksen odotetaan kasvavan merkittävästi ilmastonmuutoksen aiheuttaman lisääntyneen merellisen toiminnan vuoksi. Merijään väheneminen on avannut uusia reittejä arktisella alueella, jotka tarjoavat mahdollisuuden lyhentää merimatkoja, mutta samalla lisäävät merkittävästi riskejä johtuen ankarista jääolosuhteista ja rajallisesta pelastusinfrastruktuurista.

Tämä tutkimus keskittyy erityisesti arvioimaan hydrodynamiikan vaikutusta laivan runkoon kohdistuviin jääkuormiin laivan ja jään vuorovaikutuksen aikana reunajäävyöhykkeellä. Perinteiset jääkuorman arviointimenetelmät jättävät usein aaltojen aiheuttamat liikkeet ja hydrodynaamiset vuorovaikutukset huomioimatta, mikä johtaa mahdollisesti epätarkkaan kuorman arviointiin. Tämä väitöstutkimus kehittää menetelmiä näiden puutteiden korjaamiseksi, jotka huomioivat aaltojen, laivan ja jään hydrodynaamisen vuorovaikutuksen entistä tarkemmin. 

Tämä tutkimus esittelee potentiaalivirtaukseen perustuvan lisätyn massan ja vaimennuksen arviointimenetelmän laivan ja jäälautan välisessä vuorovaikutuksessa. Tätä lähestymistapaa täydentävät laskennallisen virtausmekaniikan (CFD) -mallit. Näitä CFD- malleja käytetään hydrodynaamisten kertoimien fysikaalisen merkityksen ymmärtämiseksi. Lisäksi nämä korostavat hydrodynaamisten kertoimien merkitystä energiapohjaisessa jääkuormien arvioinnissa.

Tämän tutkimus osoittaa, että sekä hydrodynaaminen vuorovaikutus että aaltojen aiheuttamat liikkeet vaikuttavat merkittävästi jääkuormiin, joita perinteiset mallit saattavat aliarvioida. Erityisesti aaltojen aiheuttamat liikkeet osoittivat voimakkaampaa vaikutusta. Nämä havainnot viittaavat siihen, että tarkkojen jääkuorman ennustemallien on otettava huomioon nämä dynaamiset vuorovaikutukset reunajäävyöhykkeellä operoivien alusten turvallisuuden varmistamiseksi.

Tämä tutkimus tarjoaa pohjan jäävahvisteisten alusten luotettavammalle suunnittelu- ja toimintastrategialle. Ehdotettuja menetelmiä voidaan soveltaa tulevassa tutkimuksessa ja käytännön sovelluksissa, jotka liittyvät alusten navigoinnin turvallisuuteen jäisillä alueilla.

Tohtoriopiskelija: Zongyu Jiang, 

Vastaväittäjä: Prof. Yanlin Shao, Tanskan tekninen yliopisto, Tanska

Vastaväittäjä: Prof. Wenjun Lu, Norjan tiede- ja teknologiayliopisto, Norja

Kustos: Prof. Mikko Suominen, Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu, energia- ja konetekniikan laitos

Väitöstilaisuus järjestetään luentosalissa 216, Otakaari 4 ja Zoom-issa

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Tohtoriopiskelijan yhteystiedot:

Tekniikan korkeakoulujen väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/49