延绳式深水吊耳筏式养殖系统水动力特性研究
发布时间：2020-06-13 10:38
【摘要】：筏式养殖系统是海水养殖业的重要养殖方式,被广泛应用于藻类、贝类、鲍鱼、牡蛎、螃蟹等经济型海水产品养殖,但由于近年来养殖面积的饱和以及养殖环境的恶化,外海化发展成为海洋设施养殖的重要趋势,筏式养殖系统向深水拓展亦成必然。外海海域往往缺乏岛屿的有效庇护,风浪尤其是台风引起的风浪对设施安全的影响成为养殖成败的关键因素。本文对波浪作用下的延绳式深水吊耳筏式养殖系统水动力特性进行了研究。延绳式深水筏式吊耳养殖系统主要由锚绳、锚定点、梗绳、浮球、浮球系绳,吊耳,吊绳等部分构成。锚绳为锚定系统,浮球、浮球系绳为浮力系统,吊耳与吊绳为养殖系统,梗绳为主体部分。浮球是筏式养殖设施的重要部件,为整个筏式养殖系统提供了主要的浮力,对筏式结构的水力特性影响显著。本文通过试验研究获取了三种常见养殖浮球在固定状态下的受力特性,并基于改造后的Morison方程,探讨了波高参数KH、波浪周期参数KT、雷诺数Re对浮球水动力系数CD、CM取值的影响。研究发现,波浪条件下球形结构物的受力主要是惯性力,波浪参数KH(波高参数)、KT(波周期参数)对浮球的水动力系数取值具有显著影响：拖曳力系数CD与波高参数KH有较为显著的幂函数递减关系,而与波周期参数KT和雷诺数Re的关系较为离散；惯性力系数CM与波高参数KH和波周期参数KT均存在较为明显的线性递减规律,而随雷诺数Re的变化总体不大。最后本文给出了三种典型的养殖浮球在波浪条件下水动力系数CD和CM的经验计算公式。对于延绳式深水吊耳筏式养殖系统整体结构,作者利用数值模拟和物理模型试验的方法,研究了其在波浪作用下的受力及运动特性,并进一步研究了波浪要素(波高、波周期)与布置方式(系统负重、浮球形式、布置角度)对筏式系统的水动力特性影响。结果表明,波高和周期均对延绳式深水吊耳筏式养殖系统的受力和运动特性有影响,但影响的方式不同：波高主要影响系统的最大受力幅值,而周期主要影响系统的受力分布特性。延绳式深水吊耳筏式养殖系统的各部分最大受力与波高呈正相关关系,均随波高的增大而增大；梗绳各节点的竖向运动幅值均随波高和周期的增大而增大；梗绳两端节点受锚绳约束,运动轨迹呈现扁平化特征；中间节点运动轨迹随周期增大而呈扁平化趋势,周期越大,水平运动幅值越小。L浮球系绳的最大受力主要出现在背波面,但可能会随着波浪周期和结构系统结构的变化而改变。浮球形式对延绳式深水吊耳筏式养殖系统的受力与运动无影响,系统负重和布置角度均对延绳式深水吊耳筏式养殖系统的受力和运动特性有影响：梗绳位移与负重呈负相关关系,梗绳位移随着负重的增大而减小；增大负重将明显增大梗绳、后锚绳、浮球系绳和吊绳的受力,负重对前锚绳受力影响。浮球形式对深水延绳式筏式吊耳养殖系统的运动和受力的影响很小,可以忽略：锚绳受力和梗绳位移与布置角度在(0°～60°)范围内呈正相关关系,都随着布置角度的增大而增大；在(60°～90°)范围内锚绳受力和梗绳位移与布置角度呈负相关关系,随着布置角度增大而减小。梗绳、浮球系绳、吊绳受力受布置角度影响较小。在进行筏式养殖系统的设计时,应避免60°角布置角度,而尽量与波浪传播方向平行布置延绳式深水吊耳筏式养殖系统属于典型的柔性多自由度海上结构物,本文研究结果可为延绳式深水吊耳筏式养殖系统结构设计和安全性能评估提供参考。但由于筏式养殖系统的水动力特性与其结构自身和环境要素密切相关,因此在进行筏式系统设计和安全性能评估时,需要针对特定条件,进行具体分析论证。
【图文】：
养殖海域向深海延伸己成了必然结果。然而，深水海域缺少天然屏障防护，_┦窖冲义涎成枋┍厝唤娑陨钏Ｓ蚶舜罅骷钡目佳椋绕涫窃谔ǚ绲燃似筇跫拢义峡∈窖诚低骋艿礁蟮挠跋臁Ｍ迹保蔽ǚ缍阅彻綺懯窖成枋┑钠苹罚斐慑义狭司薮蟮木盟鹗АＲ虼肆词窖逞成枋┑陌踩越龆ㄕ錾某砂堋ｅ义希垮义希插义
本文编号：2711052
【图文】：
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