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基于改进离散元方法的渤海海冰数值模拟的开题报告

一、研究背景和意义

渤海是中国最大的海湾形浅海，其最北部和最东部被冰覆盖。海冰的形成、漂移和融化等过程对于渤海的物理、化学和生物过程有着非常重要的影响。因而，海冰数值模拟研究也愈加重要。

现在，离散元方法（DEM）在海冰数值模拟中已经得到了广泛应用。基于DEM方法的海冰数值模拟可以较为准确地模拟海冰的断裂、碰撞和漂移等过程。然而，现有的DEM方法仍然存在一些问题，如单元划分精度不足、耦合算法不够完善等。

因此，本文针对DEM方法中存在的问题，提出了改进方法，以期得到更加准确的海冰数值模拟结果。这对于深入研究海冰的漂移和破裂等关键性过程，将具有非常重要的意义。

二、研究内容和技术路线

本文的研究内容主要包括以下几个方面：

1.海冰的物理模型和力学模型研究。在海冰的数值模拟中，物理模型和力学模型是非常重要的，选择适当的模型可以提高数值模拟的准确性。

2.DEM方法的改进研究。DEM方法是海冰数值模拟的重要方法，本文将重点研究DEM方法的单元划分精度和耦合算法问题，提出改进方案。

3.海冰数值模拟的实现及验证。本文将采用NumPy和MATLAB等工具实现海冰数值模拟，并使用实验数据对模拟结果进行验证。

本文的技术路线主要包括以下几个步骤：

1.海冰物理模型和力学模型的建立和验证，包括海冰的形态学、热学、力学特性建模研究，以及实验数据验证。

2.DEM方法的改进研究，包括基于粒子间距离的单元划分方法的提出和实验验证，以及一种基于区域耦合的改进DEM方法的提出和实验验证。

3.海冰数值模拟的实现和验证，包括模拟算法实现方法的研究和模拟结果的验证与分析。

三、预期成果

本文的预期成果主要包括：

1.建立了完备的海冰物理模型和力学模型。

2.提出了一种基于粒子间距离的单元划分方法和一种基于区域耦合的改进DEM方法，并进行了实验验证。

3.采用改进的DEM方法，实现了海冰数值模拟，并对模拟结果进行了验证和分析。

4.本文的研究结果将为更加准确地研究海冰的漂移、碎裂和熔化等过程提供理论和技术支持。

四、进度安排

本文的进度安排如下：

第一年

1.海冰物理模型和力学模型建立，进行实验验证。

2.基于粒子间距离的单元划分方法研究，进行实验验证。

第二年

1.提出基于区域耦合的改进DEM方法，进行实验验证。

2.海冰数值模拟算法实现，对模拟结果进行验证和分析。

第三年

1.海冰数值模拟结果分析和总结。

2.完成毕业论文，并进行答辩。