樁柱式圍網(wǎng)養(yǎng)殖系統(tǒng)水動力特性研究.pdf

1、樁柱式圍網(wǎng)養(yǎng)殖是一種新興發(fā)展的生態(tài)型養(yǎng)殖模式。由于該種養(yǎng)殖模式尚處于起步階段，在臺風(fēng)等浪高、流急的惡劣環(huán)境下，存在因結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工技術(shù)尚不成熟引起的設(shè)施安全隱患等諸多關(guān)鍵技術(shù)問題有待解決。因此本文針對樁柱式圍網(wǎng)養(yǎng)殖系統(tǒng)在波浪和水流作用下的水動力特性進(jìn)行了研究。
　　本文基于集中質(zhì)量點(diǎn)法對網(wǎng)衣進(jìn)行了合理的簡化，受力分析，并建立了網(wǎng)衣的運(yùn)動響應(yīng)數(shù)學(xué)模型。此外，通過物理驗證性試驗對此數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了驗證，比較模擬結(jié)果和試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)吻合較好

2、。
　　利用建立的數(shù)值模擬方法研究了樁柱式圍網(wǎng)網(wǎng)片在波浪作用下的水動力特性，分析了波高、波向、網(wǎng)片尺寸、固定方式、綱繩直徑和綱繩網(wǎng)格大小對圍網(wǎng)網(wǎng)片網(wǎng)線張力分布、結(jié)節(jié)偏移和系縛點(diǎn)受力等的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):波高的變化對網(wǎng)片首尾系縛點(diǎn)受力影響較大而對中間系縛點(diǎn)影響相對較小。波向30°～70°時為網(wǎng)線最大張力和系縛點(diǎn)受力的主要增加段。通過系縛點(diǎn)間距與網(wǎng)片橫寬比，可判斷網(wǎng)線最大張力發(fā)生的部位。增加系縛點(diǎn)的數(shù)量有利于降低所有系縛點(diǎn)的受力，但

3、當(dāng)超過臨界系縛點(diǎn)數(shù)量（為4～5個）時，網(wǎng)線的最大受力和最大偏移不再顯著下降。當(dāng)綱繩直徑小于4mm時，網(wǎng)片內(nèi)部張力主要由網(wǎng)線承擔(dān)，當(dāng)綱繩直徑大于4mm時，綱繩轉(zhuǎn)變?yōu)閺埩Φ闹饕袚?dān)者，而綱繩和網(wǎng)線的運(yùn)動不再顯著減小。采用菱形綱繩時網(wǎng)線的最大張力比采用相當(dāng)大小的矩形綱繩時網(wǎng)線的最大張力稍小，發(fā)現(xiàn)菱形綱繩有傳導(dǎo)力的作用而矩形綱繩隔絕了內(nèi)部網(wǎng)線張力的傳導(dǎo)。矩形綱繩的首尾系縛點(diǎn)受力比菱形綱繩小，但是矩形綱繩的中間系縛點(diǎn)受力比菱形綱繩更大。
　

4、　除了考慮波浪的作用，本文同樣利用數(shù)值模擬對樁柱式圍網(wǎng)網(wǎng)片在水流作用下的水動力特性進(jìn)行了研究分析。分析發(fā)現(xiàn):在水流中網(wǎng)片各部位的受力和變形比在波浪中小。水流中有較多水動力特性規(guī)律幾乎為波浪中的對稱形式，但屬于在水流中獨(dú)特水動力特性的也不少，如網(wǎng)線最大張力和系縛點(diǎn)最大受力隨流向的增加而增加。菱形綱繩的網(wǎng)片增加其綱繩網(wǎng)格密度不會影響其首尾系縛點(diǎn)的受力，而在添加綱繩的系縛點(diǎn)處，該系縛點(diǎn)的受力會增加，但同時使其周圍的系縛點(diǎn)受力減小。矩形綱繩有攔

5、截力的作用，能減小首尾系縛點(diǎn)的受力，但會增加中間系縛點(diǎn)的受力，特別是在水流中，中間系縛點(diǎn)的受力甚至超過了首尾系縛點(diǎn)的受力。以及菱形綱繩與矩形綱繩上最大張力的分布等都與波浪中的大不一樣。
　　在基于局部網(wǎng)片的研究經(jīng)驗基礎(chǔ)上，利用數(shù)值模擬對樁柱式圍網(wǎng)養(yǎng)殖系統(tǒng)的整體水動力特性進(jìn)行了研究，分析了系統(tǒng)代表性部位的網(wǎng)片荷載、綱繩張力、網(wǎng)片變形和樁柱合力，研究發(fā)現(xiàn):系統(tǒng)的中間部位是主要受作用部位。一般系統(tǒng)拐角處的樁柱受力比邊上的大。作用角度的改