深水金属网衣浮架水动力特性研究

发布时间：2020-09-25 21:30

　　伴随全球经济的加速发展,人民生活水平的改善,全社会对水产品的需求量呈几何速度增加,传统网箱养殖的水产品产量已经供不应求,深海网箱养殖的大力发展成功的解决了这一供需矛盾。深海网箱的浮架系统不单要抵御风、浪、流的作用,还要提供网箱整体的大部分浮力,支撑起网衣系统来提供有效的养殖空间。尤其对于金属网衣网箱,浮架结构的强度和稳定性更为重要,可以说浮架系统的安全可靠是网箱养殖成功的关键。本文以金属网衣网箱的浮架为研究对象,利用ANSYS软件,建立了浮架锚绳系统在水流的作用下的单向流固耦合模型。对在不同流速的水流作用下浮架系统的受力、变形、位移,锚绳的受力、伸长进行数值分析。并通过理论验证,证明利用ANSYS FLUENT分析浮架在水流作用下的流固耦合模拟的正确性,为进一步研究网箱系统在波流共同作用下的流固耦合研究打下基础。国内对金属网箱的研究起步较晚,多数集中在尼龙、纤维网箱的研究上,对金属网衣网箱浮架进行数值模拟的研究较少,且多数把浮架假设为刚体,只研究浮架的运动和位移,没有考虑到浮架的受力变形。深海金属网箱投产后所处的海洋环境十分复杂,受风浪、洋流的共同作用,可能出现各种破坏形态,所以研究浮架的受力变形十分有意义。本文利用数值模拟软件进行的浮架锚绳系统在水流作用下的单向流固耦合研究十分贴近浮架使用的实际情况,意义重大。本论文对浮架锚绳系统在水流作用下流固耦合数值模拟的研究内容共分为四个部分,第一部分:绪论部分主要是研究对象所处的背景以及研究的意义,国内外对金属网箱的研究进展等;第二部分:浮架锚绳系统在水流作用下的数值模拟理论基础以及理论验证;第三部分:利用ANSYS FLUENT软件并结合CAD建模软件建立了简化的四点锚碇单浮管的模型,进行浮架锚绳系统在水流作用下的流固耦合数值模拟。第四部分:结果分析。对比在五种流速水流的作用下浮管的受力、变形、位移,分析不同流速下锚绳受力、变形的变化规律。第五部分:对本文的研究内容与结论进行总结,探讨浮架锚绳系统的流固耦合模拟的实际意义。深水金属网箱的发展,对以环境保护为基础的高效水产生态养殖,走可持续发展的海洋渔业道路意义非凡。所以,在经济发展的新时期,我们要大力发展应用新技术、新材料,做好深海网箱的研究,配合好国家海洋牧场战略。
【学位单位】：大连海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S969
【部分图文】：

木质,鱼类病害

鱼类病害爆发，尤其是沿岸海湾养殖区域，由于水体得不到交换导致问题尤为严重，发生的赤潮问题严重影响了经济效益。近岸传统网箱养殖的弊端在发展中显露无疑，有以下几点：1）传统木质小网箱结构稳定性差，抵御波浪、水流、大风的能力差，空间较小，而且遇到稍大的风浪，网衣变形严重影响鱼类生存，并且容易造成结构失坏，产生巨大的经济损失。2）由于传统木质小网箱的结构特点，只能在近海、港湾养殖，近岸水流交换缓慢，水体得不到稀释，常年累积鱼类粪便、浪费的饵料造成了的水体污染[2]。3）水质下降影响了水产品的质量，鱼类病害的爆发造成了直接的经济，也使水质污染进入了恶性循环。4)传统木质小网箱的发展缺乏有效的监管机制，无发展既影响周围环境的和谐，也影响到了行船航线。诸多的弊端预示着传统木质小网定将被淘汰。

金属网,新材质,网箱,编织工艺

图 1-2 PE 圆形重力式网箱Fig.1-2 PE circular gravity cage着网箱养殖技术的不断探索，集合新材质、新的编织工艺等于一体的深水金世，深水金属网箱以其优秀的性能逐渐取代传统网箱。深水金属网箱已经在十年的实践考验，展现出优秀的抗风浪新能和抗水流性能。我国辽宁省、浙均已引入深水抗风浪金属网箱进行试验生产，效果良好，并取得了良好的经济国网箱养殖行业更新换代发展的方向。深水抗风浪金属网箱的优势主要体现在抗风浪、抗洋流、抗台风能力（可抗台风等级≥12 级、可抗波浪波高≥5 米≤1.2m/s），结构稳定性强。2）在较大风浪、洋流的作用下能够保持较小的证了足够的养殖空间，最大程度模拟鱼类自由生长的野生环境，提高鱼类的 15％。3）金属网衣的抗生物附着能力强，并且容易清洗。4）抗菌、抗腐蚀能衣有着天然的抗菌特性，减少了鱼类病害的发生，且在腐蚀性较强的水域，常使用寿命也能够长达十年以上，并能够回收再利用，充分节约成本。深水浪能力强，不需要像传统木质小网箱一样连排成片的布置在一起，有效的解水质较差的难点，也使捕捞出鱼更加方便。

金属网

图 1-3 金属网箱Fig.1-3 Metal cages等国家相比，我国在深海网箱方面的研究相对落后，此，国家十分重视。深海网箱的养殖技术成为全球同殖网箱的研制”项目列为“海洋 863 计划”[3]。想要高成本引入国外的网箱技术并非长久之计。从传统木的发展，我们积累了一定的经验，为金属网箱的发展奠的宝藏，为了开发好天然的海上粮仓，在深水网箱方。所以，对金属网箱进行深入的水动力特性研究十分水金属网箱发展概况已有 150 多年的历史，根据文献记载[4]，柬埔寨是最一些国家，如挪威、日本、加拿大等网箱养殖发展起，发展到现在，网箱养殖技术始终保持国际领先水平近十几年，技术探索仍处于摸索阶段，还需要借鉴大

【参考文献】