Artigo

Experimental study on ice breaking by flexural-gravity waves induced by a moving submerged spheroid

Journal of Fluids and Structures

Tan, Hao ; Sun, Linhua ; Guedes Soares, C. — 2026 — Elvesier

Informações chave

Autores:

Tan, Hao; Sun, Linhua; Ni, Baoyu; Wang, Shan (Shan Wang); Guedes Soares, C. (Carlos Guedes Soares)

Publicado em

Janeiro 2026

Resumo

A prolate spheroid model is towed beneath an ice sheet in outdoor ice-tank experiments to study the effects of a moving pressure source, which can induce flexural-gravity waves in an ice sheet. To replace the previous cable-driven system, a new underwater towing setup is developed, constraining both the spheroid's horizontal and vertical motions. For the first time, the hydrodynamic forces acting on the body beneath the ice sheet can be directly measured using this setup. Results demonstrate that the spheroid velocity, submergence depth, and ice thickness jointly govern the maximum ice deflection, damage severity, and the drag and lift characteristics of the spheroid. The drag and lift coefficients vary non-monotonically with the velocity, exhibiting distinct differences from the spheroid moving beneath a free surface or a rigid wall. A new dimensionless parameter is proposed to improve the existing ice failure criteria. This new criterion is based on measured ice deflection and a characteristic length scale of the ice sheet, providing a practical and robust parameter for wave-induced ice failure.

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Versão da publicação

AO - Versão original do autor

Editora

Elvesier

Ligação para a versão da editora

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0889974625001860

Título do contentor da publicação

Journal of Fluids and Structures

Primeira página ou número de artigo

104451

Volume

140

ISSN

0889-9746

DOI

10.1016/j.jfluidstructs.2025.104451

Domínio Científico (FOS)

other-engineering-and-technologies - Outras Ciências da Engenharia e Tecnologias

Palavras-chave

  • Experiments
  • flexural-gravity waves
  • ice breaking
  • fluid-solid interaction

Idioma da publicação (código ISO)

eng - Inglês

Acesso à publicação:

Acesso Restrito

Entidade financiadora da bolsa/projeto

Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Identificador da Entidade Financiadora: https://doi.org/10.13039/501100001871

Tipo de identificador da Entidade Financiadora: Crossref Funder

Número de bolsa/projeto: UIDB-UIDP-00134-2020