深水重力式网箱配重形式对网衣变形影响的实验研究

发布时间：2020-10-11 00:25

　　 近年来,随着人口的持续增长和生活水平的不断提高,人们对水产品的需求量也越来越大。走“海洋牧场化”道路,大力开发海洋渔业资源是解决这一供需紧张问题的重要举措,在我国,海洋资源的开发利用已经上升为国家战略,国家“十二五”规划明确要求继续大力推进海洋渔业的发展。近二三十年来,快速发展的海水网箱养殖业已成为人类获取食物的重要来源,同时也是发展海洋产业的一个新的经济增长点。但是由于人类活动影响,近海浅水网箱养殖导致水流不畅、污染严重,水产品的质量和产量都很难有较大的提高,近海已不适合浅水网箱继续大规模发展。因此,在近海资源综合利用和可持续发展的原则下,将网箱养殖的范围由近海扩展到深海意义重大,深海养殖网箱的发展也越来越受到国内外专家学者的广泛关注。深水重力式网箱,由于其结构简单、设备造价低、操作方便等特点,在我国得到了广泛的应用,但由于在海流作用下网衣漂移过大,容积损失率高,严重影响了养殖产量和经济效益。因此研究网箱配重形式,提高网衣抗变形能力非常重要。本文对水流作用下配重系统对深水重力式网箱网衣变形的影响规律进行研究。通过物理模型试验和数值仿真模拟研究,得出了其一般规律,为配重系统的合理选择提供了参考。主要内容包括以下几个方面：1.介绍了深海网箱的发展现状和几种主要网箱型式,对国内外重力式网箱的研究现状进行了总结,并对网衣变形测试技术进行了归纳。2.针对现有网衣变形测试方法的不足,提出一种基于发光光纤的网衣变形试验测试技术。该方法将变形显示与图像采集处理技术相结合,利用编写的软件进行图像识别和像素统计,可实现网衣体积的快速测量分析。该测试系统也可用于其他水下柔性结构物变形测量。3.按照重力相似准则,本文设计五种配重方案进行实验。通过对比分析网箱各层层间距、面积和体积的变化,得出了水流作用下网箱变形的一般规律。进一步分析配重大小和配重方式对网箱体积变化的影响,分析各方案的优劣,为配重系统的选型和优化提供了科学的参考依据。4.数值仿真计算中,基于结构的抗弯刚度和抗拉刚度,探讨网线的等效方法,并用有限元分析软件ANSYS进行了模型网箱的仿真模拟。与试验数据进行对比分析,验证了此模拟方法的可靠性,为下一步其他类型网箱的模拟和实际尺寸网箱的仿真计算提供了思路。
【学位单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S955.9
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 深水网箱简介
        1.2.1 重力式网箱
        1.2.2 碟式网箱
        1.2.3 张力腿网箱
        1.2.4 浮绳式网箱
    1.3 重力式网箱的研究现状
    1.4 网衣变形测试技术研究进展
    1.5 本文研究的主要内容
2 基于发光光纤和图像采集处理技术的测试系统研究
    2.1 塑料光纤的特性
        2.1.1 纤细特性
        2.1.2 柔软特性
        2.1.3 发光特性
        2.1.4 光电分离特性
    2.2 图像采集
    2.3 图像处理
    2.4 小结
3 模型相似原理及模型网箱的设计制作
    3.1 模型相似原理
        3.1.1 几何相似
        3.1.2 运动相似
        3.1.3 动力相似
        3.1.4 初始条件和边界条件的相似
    3.2 圆形重力式网箱模型设计制作
        3.2.1 网衣系统模型设计
        3.2.2 配重系统模型设计
    3.3 小结
4 实验测试及数据处理
    4.1 试验方案设计
        4.1.1 测试系统准备
        4.1.2 模型安装
        4.1.3 试验工况
    4.2 测试系统准确性验证
    4.3 流速对网衣变形的影响研究
    4.4 配重大小对网衣变形的影响研究
    4.5 配重方式对网衣变形的影响研究
    4.6 小结
5 数值仿真模拟
    5.1 数值模拟研究现状
    5.2 数值仿真理论
    5.3 ANSYS软件介绍
    5.4 网线的等效模型假设
    5.5 网箱的仿真模型
    5.6 仿真结果分析
        5.6.1 流速对网衣变形的影响研究
        5.6.2 配重大小对网衣变形的影响研究
        5.6.3 配重形式对网衣变形的影响研究
        5.6.4 仿真结果与试验结果对比分析
    5.7 小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历
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本文编号：2835763