该文采用CFD-DEM方法对回转体水下运动兴波破冰问题进行了数值模拟研究，探究回转体运动速度、潜深对破冰效果的影响，对比分析了不同工况下冰盖的裂纹扩展规律和破坏程度，其中速度无因次化为弗劳德数Fr，潜深无因次化为回转体深度与回转体最大直径的比值，记作h。研究结果表明：在回转体运动兴波破冰过程中，回转体中后部冰盖的破坏情况较为严重；随着回转体的运动，冰盖裂纹向前扩展，出现新的纵向裂纹与横向裂纹，待裂纹完全发展后，冰盖呈现出以横向裂纹为主的破坏形式；存在临界速度Ccri，当回转体的运动速度处于临界速度附近时，冰盖的破坏效果较好，对应的速度区间为Fr=0.55～0.75；随着回转体潜深增大，冰盖破坏程度总体呈现出下降趋势，h>3.43后，冰盖不再发生明显破碎。
黄河凌汛具有预见期短、信息获取难、防控难度大、灾害范围广等特点，亟须对黄河凌汛灾害相关问题开展研究。围绕黄河冰凌理论、冰凌监测、凌情预报、水库调度和破冰技术等，基于水文学、热力学、河床演变学、统计学、水运动学、爆破学等基础理论和研究方法，概述了冰凌演变基本规律、一体化凌情监测技术、凌情预报技术、水库防凌调度技术和破冰排凌技术等多项研究成果。相关成果基本解决了凌情信息获取难、凌情信息量掌握少、凌情预测预报精度低、冰塞冰坝形成迅速而破除效率低、防凌调度经验不足等严重影响黄河防凌减灾的多项难点问题。
黄河开河期极易在桥梁、浮桥和建筑物附近形成堆冰，进而形成局部冰坝险情。由于传统的爆破破冰手段存在安全隐患，因此提出了一种轻型破冰船主动干预破冰方式。该轻型破冰船与黄河河道及冰凌特点相适应，破冰船长27.7 m,型宽7.0 m,设计吃水深度为1.3 m,主机功率772 kW。通过在黄河开河期实施连续式破冰、冲撞式破冰、辅助式破冰和碎冰区航行等4项破冰作业试验，验证了该破冰船破冰作业的安全性、有效性和能动性。破冰船最大破冰冰厚超过50 cm, 2 h内可疏通1 km河道航道，破冰面积超过4万m2。研究成果为消除黄河凌汛期局部冰坝隐患提供了新的手段，同时也为水上抢险作业提供了参考。
长期以来,黄河凌汛破冰除险方式主要依靠航弹和火炮。因其受气象条件制约大、投弹精度低、时效性差的缺点,以及随着经济社会的高速发展,跨河桥梁和水工建筑物增多,实施的难度逐年增大。针对新形势下防凌措施需快速、灵活、精准和高效的技术需求,研制了使用无人机载破冰弹、冰下爆破带和轻型破冰船的点-线-面结合的破冰排凌技术。该技术破冰装备远程定位精度控制范围小于50 m,单具冰下爆破带破冰范围超过27 m×14 m,破冰船最大破冰厚度大于50 cm。
为了解决暴雪天气下,屋顶积雪不能被及时有效地清除的问题,设计了一款双绞龙式屋顶冰雪清除装置。该装置主要由双绞龙冰雪清除机构、履带式行走机构、背负式机架、仿形刮雪铲、传动行程限位装置和STM32F103R CT6单片机控制系统组成,可适用于不同长度、坡度的屋顶,可实现破冰除雪一体化作业。通过三维设计与仿真和物理模型的建立,有效地展现了该装置在针对屋顶表面清除冰雪所表现出的自动化、高实用性和除雪效果显著等特点。