重力式養(yǎng)殖網(wǎng)箱及其錨泊系統(tǒng)耐流特性的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著世界人口的持續(xù)增長和漁業(yè)資源量的不斷下降，水產(chǎn)品的供給問題日趨嚴重，發(fā)展海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖業(yè)成為實現(xiàn)漁業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，并將在改善水產(chǎn)品供應方面發(fā)揮越來越重要的作用。然而，由于外海水域海況復雜，海流流速和風浪大等原因，深水養(yǎng)殖網(wǎng)箱抗風浪能力及其在海流作用下變形而導致的網(wǎng)箱養(yǎng)殖空間的急劇減少，對實際養(yǎng)殖生產(chǎn)造成嚴重影響。因此，深水網(wǎng)箱抗風浪和耐流技術(shù)的解決已成為制約我國深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸之一。 本文利用

2、有限元法建立網(wǎng)箱在流場中運動的數(shù)值模型，用Newton-Raphson解法進行數(shù)值求解，計算了不同流速下網(wǎng)箱的形態(tài)、網(wǎng)箱整體阻力、網(wǎng)箱容積的損失率和錨泊纜繩的張力。通過對網(wǎng)箱浮框固定不動和網(wǎng)箱浮框由纜繩通過錨泊固定在海底兩種不同約束條件下的計算與比較，驗證了數(shù)值模型和計算方法的實用性和較好的解的穩(wěn)定性與收斂性，本方法通過進一步的實驗驗證，可以為實際網(wǎng)箱設計計算提供理論方法。 其次，在通常的網(wǎng)箱靜水池模型實驗中，只能采取固定網(wǎng)箱框

3、架，拖動網(wǎng)箱在水體中運動來進行水動力和網(wǎng)箱形態(tài)變化的實驗，是對實際網(wǎng)箱錨泊狀態(tài)的一種不得已的近似。而即使采用動水池進行實驗，由于水池的尺度所限，根據(jù)目前的實驗條件，也往往很難對網(wǎng)箱的錨泊系統(tǒng)進行較大尺度的測試。本研究利用數(shù)值模擬的方法對上述不同實驗條件下的實驗結(jié)果進行了分析比較，對簡化錨繩約束條件下網(wǎng)箱耐流特性常規(guī)靜水池試驗的實驗誤差進行了評估，驗證了常規(guī)簡化實驗方法的司行性。 第三，計算機模擬結(jié)果顯示，不同的沉力配備對網(wǎng)箱的容

4、積變化有顯著影響。沉力越大，網(wǎng)箱的容積損失率越小。但是，網(wǎng)箱的容積損失率越小，其迎流面積必然增大，網(wǎng)箱的整體阻力也隨之越大，因此網(wǎng)箱的阻力隨著配重的增加而增大，數(shù)值結(jié)果可以為網(wǎng)箱錨泊的半經(jīng)驗半理論設計提供有用的設計參數(shù)。 第四，利用虛擬的數(shù)值模擬方法在一定程度上替代模型實驗和現(xiàn)場試驗，既可以大幅度地節(jié)省工程設計費用，縮短設計周期，又可以獲得許多實際實驗難以得到的數(shù)據(jù)和信息。例如，利用計算機圖形技術(shù)，可以在計算機上實現(xiàn)網(wǎng)箱變形的3