延繩式深水吊耳筏式養(yǎng)殖系統(tǒng)水動(dòng)力特性研究.pdf

1、筏式養(yǎng)殖系統(tǒng)是海水養(yǎng)殖業(yè)的重要養(yǎng)殖方式，被廣泛應(yīng)用于藻類、貝類、鮑魚、牡蠣、螃蟹等經(jīng)濟(jì)型海水產(chǎn)品養(yǎng)殖，但由于近年來養(yǎng)殖面積的飽和以及養(yǎng)殖環(huán)境的惡化，外海化發(fā)展成為海洋設(shè)施養(yǎng)殖的重要趨勢(shì)，筏式養(yǎng)殖系統(tǒng)向深水拓展亦成必然。外海海域往往缺乏島嶼的有效庇護(hù)，風(fēng)浪尤其是臺(tái)風(fēng)引起的風(fēng)浪對(duì)設(shè)施安全的影響成為養(yǎng)殖成敗的關(guān)鍵因素。本文對(duì)波浪作用下的延繩式深水吊耳筏式養(yǎng)殖系統(tǒng)水動(dòng)力特性進(jìn)行了研究。延繩式深水筏式吊耳養(yǎng)殖系統(tǒng)主要由錨繩、錨定點(diǎn)、梗繩、浮球、浮

2、球系繩，吊耳，吊繩等部分構(gòu)成。錨繩為錨定系統(tǒng)，浮球、浮球系繩為浮力系統(tǒng)，吊耳與吊繩為養(yǎng)殖系統(tǒng)，梗繩為主體部分。
　　浮球是筏式養(yǎng)殖設(shè)施的重要部件，為整個(gè)筏式養(yǎng)殖系統(tǒng)提供了主要的浮力，對(duì)筏式結(jié)構(gòu)的水力特性影響顯著。本文通過試驗(yàn)研究獲取了三種常見養(yǎng)殖浮球在固定狀態(tài)下的受力特性，并基于改造后的Morison方程，探討了波高參數(shù)KH、波浪周期參數(shù)KT、雷諾數(shù)Re對(duì)浮球水動(dòng)力系數(shù)CD、CM取值的影響。研究發(fā)現(xiàn)，波浪條件下球形結(jié)構(gòu)物的受力主要

3、是慣性力，波浪參數(shù)KH（波高參數(shù)）、KT（波周期參數(shù)）對(duì)浮球的水動(dòng)力系數(shù)取值具有顯著影響:拖曳力系數(shù)CD與波高參數(shù)KH有較為顯著的冪函數(shù)遞減關(guān)系，而與波周期參數(shù)KT和雷諾數(shù)Re的關(guān)系較為離散;慣性力系數(shù)CM與波高參數(shù)KH和波周期參數(shù)KT均存在較為明顯的線性遞減規(guī)律，而隨雷諾數(shù)Re的變化總體不大。最后本文給出了三種典型的養(yǎng)殖浮球在波浪條件下水動(dòng)力系數(shù)CD和CM的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式。
　　對(duì)于延繩式深水吊耳筏式養(yǎng)殖系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)，作者利用數(shù)值

4、模擬和物理模型試驗(yàn)的方法，研究了其在波浪作用下的受力及運(yùn)動(dòng)特性，并進(jìn)一步研究了波浪要素（波高、波周期）與布置方式（系統(tǒng)負(fù)重、浮球形式、布置角度）對(duì)筏式系統(tǒng)的水動(dòng)力特性影響。結(jié)果表明，波高和周期均對(duì)延繩式深水吊耳筏式養(yǎng)殖系統(tǒng)的受力和運(yùn)動(dòng)特性有影響，但影響的方式不同:波高主要影響系統(tǒng)的最大受力幅值，而周期主要影響系統(tǒng)的受力分布特性。延繩式深水吊耳筏式養(yǎng)殖系統(tǒng)的各部分最大受力與波高呈正相關(guān)關(guān)系，均隨波高的增大而增大;梗繩各節(jié)點(diǎn)的豎向運(yùn)動(dòng)幅值均

5、隨波高和周期的增大而增大;梗繩兩端節(jié)點(diǎn)受錨繩約束，運(yùn)動(dòng)軌跡呈現(xiàn)扁平化特征;中間節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡隨周期增大而呈扁平化趨勢(shì)，周期越大，水平運(yùn)動(dòng)幅值越小。上浮球系繩的最大受力主要出現(xiàn)在背波面，但可能會(huì)隨著波浪周期和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化而改變。
　　浮球形式對(duì)延繩式深水吊耳筏式養(yǎng)殖系統(tǒng)的受力與運(yùn)動(dòng)無影響，系統(tǒng)負(fù)重和布置角度均對(duì)延繩式深水吊耳筏式養(yǎng)殖系統(tǒng)的受力和運(yùn)動(dòng)特性有影響:梗繩位移與負(fù)重呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，梗繩位移隨著負(fù)重的增大而減小;增大負(fù)重將明

6、顯增大梗繩、后錨繩、浮球系繩和吊繩的受力，負(fù)重對(duì)前錨繩受力影響。浮球形式對(duì)深水延繩式筏式吊耳養(yǎng)殖系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和受力的影響很小，可以忽略;錨繩受力和梗繩位移與布置角度在(0°～60°)范圍內(nèi)呈正相關(guān)關(guān)系，都隨著布置角度的增大而增大;在(60°～90°)范圍內(nèi)錨繩受力和梗繩位移與布置角度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，隨著布置角度增大而減小。梗繩、浮球系繩、吊繩受力受布置角度影響較小。在進(jìn)行筏式養(yǎng)殖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免60°角布置角度，而盡量與波浪傳播方向平行