波流作用下深水重力式网箱水动力特性研究

发布时间：2022-02-21 09:43

　　由于近年来浅水海域水环境日渐恶化,将浅水网箱养殖推向深海,寻找更好的养殖环境和更高质量的养殖产品成为我国乃至世界各国的发展趋势,深水网箱所在的外海养殖区域天然屏障较少,深水区波浪高、海流急,海况十分复杂,网箱结构在波流引起的水动力荷载作用下产生的水动力响应非常剧烈,严重危及网箱系统以及养殖平台的安全性和可靠性。因此需要迫切展开对波流联合作用下重力式网箱的受力和运动响应的数值模拟进行科学研究,以便为科学工程设计深水网箱结构和评估深水网箱养殖的风险提供参考依据。本文基于Stokes3阶波理论和波浪作用通量守恒原理数值模拟波浪在水流中的变形和综合波流速场,采用质量集中法和刚体运动学原理,建立重力式网箱浮架,网衣,底圈和沉子数学模型,考虑了不同设计流速和波浪组合,利用本文数学模型数值模拟深水重力式网箱在波流逆向和同向作用下的动力响应,并通过物理模型试验对数值结果进行了验证,锚绳受力、浮架倾角极值、浮架中心点最大位移数值结果和试验结果吻合的较好,误差在1.2%～10.6%,采用本文波流场、网箱数学模型和水动力系数值可以较准确的对波流逆向和同向作用下的重力式网箱受力和运动进行数值模拟。结果表明：波... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外深水养殖网箱发展状况
    1.3 深水网箱结构形式简介
        1.3.1 重力式网箱
        1.3.2 张力腿网箱
        1.3.3 碟形网箱
        1.3.4 浮绳式网箱
    1.4 国内外深水网箱研究进展
        1.4.1 国外研究进展
        1.4.2 国内研究进展
    1.5 本文研究工作
2 理论分析和数学模型
    2.1 浮架系统数学模型
        2.1.1 浮架受力
        2.1.2 浮架运动分析
        2.1.3 浮架坐标转换
    2.2 网衣系统数学模型
        2.2.1 理论假设
        2.2.2 网衣受力分析
        2.2.3 建立质点运动方程
        2.2.4 网目群化
    2.3 配重系统数值模拟
    2.4 锚碇系统
    2.5 数值计算程序流程图
3 计算波流场
    3.1 波流场数学模型
        3.1.1 规则波在水流逆向和同向中的变形
        3.1.2 规则波与水流共同作用下的流速场
    3.2 模型试验验证
        3.2.1 试验模型布置
        3.2.2 试验结果验证与分析
    3.3 小结
4 波流作用下平面网衣模拟
    4.1 试验模型布置和试验条件
    4.2 纯波浪条件下网衣受力
        4.2.1 水动力系数选取
        4.2.2 计算结果与试验结果比较
    4.3 波流逆向和同向作用下网衣受力
        4.3.1 水动力系数选取
        4.3.2 计算结果和试验结果比较
        4.3.3 结果与分析
    4.4 小结
5 波流逆向和同向作用下深水重力式网箱数值模拟研究
    5.1 试验条件和网箱模型布置
    5.2 选取水动力系数
    5.3 数值结果与试验验证
    5.4 数值结果分析
        5.4.1 波流同向与波流逆向作用下的锚绳力比较
        5.4.2 波流同向与波流逆向作用下的浮架倾角极值比较
        5.4.3 波流同向与波流逆向作用下网箱变形比较
        5.4.4 流速对锚绳力和网衣变形的影响
        5.4.5 重力式网箱工程应用
    5.5 小结
6 结论和展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]我国离岸养殖工程发展策略[J]. 徐皓,江涛.  渔业现代化. 2012(04)
[2]波流作用下深水网箱受力及运动变形的数值模拟[J]. 黄小华,郭根喜,胡昱,陶启友,张小明.  中国水产科学. 2011(02)
[3]水流作用下双体组合式网箱水动力特性研究[J]. 陈昌平,李玉成,赵云鹏,董国海,郑艳娜.  中国海洋平台. 2011(01)
[4]圆形网衣在水流作用下的运动变形特性[J]. 黄小华,郭根喜,胡昱,陶启友.  中国水产科学. 2010(02)
[5]波浪作用下圆形网箱浮架系统的运动特性分析[J]. 黄小华,郭根喜,胡昱,陶启友.  水产学报. 2009(05)
[6]平面网衣在水流作用下的受力和变形特性数值模拟研究[J]. 黄小华,郭根喜,陶启友,胡昱.  南方水产. 2009(03)
[7]水流作用下单体网格式锚碇网箱水动力特性研究[J]. 陈昌平,李玉成,赵云鹏,董国海,刘文顺.  中国海洋平台. 2009(02)
[8]重力式网箱数值模拟时波浪理论选择[J]. 赵云鹏,李玉成,董国海,桂福坤.  海洋工程. 2008(01)
[9]Numerical Simulation of Hydrodynamic Behaviors of Gravity Cage in Waves[J]. 赵云鹏,李玉成,董国海,桂福坤.  China Ocean Engineering. 2007(02)
[10]A Model for the Calculation of Velocity Reduction Behind A Plane Fishing Net[J]. 桂福坤,李玉成,赵云鹏,董国海.  China Ocean Engineering. 2006(04)



本文编号：3636996