方形金屬框架鲆鰈類網(wǎng)箱水動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、鲆鰈類網(wǎng)箱養(yǎng)殖是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的1種節(jié)能型生態(tài)養(yǎng)殖模式。由于鲆鰈魚類的棲底習(xí)性，目前用于海上養(yǎng)殖的網(wǎng)箱多為方形平底結(jié)構(gòu)，其水面框架由金屬管材制成，底部配有張緊繩索的框架以支撐底部網(wǎng)衣。在海上養(yǎng)殖中，鲆鰈類網(wǎng)箱在水流和波浪的作用下會(huì)產(chǎn)生變形，特別是網(wǎng)箱的底部在波流的作用下極易發(fā)生傾斜、搖擺和震動(dòng)，這對(duì)鲆鰈魚類的養(yǎng)殖危害極大。因此，為確保網(wǎng)箱設(shè)施的安全和穩(wěn)定，必須對(duì)波流作用下鲆鰈類網(wǎng)箱的水動(dòng)力學(xué)特性開展研究。本論文研究依托于國(guó)家“863”計(jì)

2、劃、鲆鰈類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目。
　　 本研究通過(guò)水槽模型實(shí)驗(yàn)的方法，分別研究鲆鰈類網(wǎng)箱在水流、波浪以及波流聯(lián)合作用下的水動(dòng)力學(xué)特性。選取了不同的網(wǎng)箱底框架結(jié)構(gòu)、不同的網(wǎng)目形狀與不同規(guī)格大小的網(wǎng)箱進(jìn)行對(duì)比分析，以期為網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。此外，在數(shù)值模擬中，本文基于ANSYS提供的參數(shù)化建模技術(shù)，利用APDL語(yǔ)言開發(fā)出適合于鲆鰈類網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)分析的專用程序，對(duì)波流場(chǎng)中網(wǎng)箱整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了動(dòng)力分析。通過(guò)將水槽實(shí)驗(yàn)結(jié)

3、果與模擬結(jié)果對(duì)比分析，驗(yàn)證了數(shù)值模擬方法的可靠性。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)：
　　 1.單純水流作用下，網(wǎng)箱底框架最大傾角與迎流面錨繩最大張力均隨流速的增加而增大。3種不同重量底框架的網(wǎng)箱迎流面錨繩最大張力隨底框架重量的增加而增大。方形網(wǎng)目網(wǎng)箱的底框架最大傾角隨流速增加幾乎沒(méi)有改變。當(dāng)改變網(wǎng)箱規(guī)格時(shí)，大規(guī)格網(wǎng)箱的迎流面錨繩最大張力大于小網(wǎng)箱，但大規(guī)格的網(wǎng)箱相比小網(wǎng)箱具有更好的穩(wěn)定性。
　　 2.單純波浪作用下，網(wǎng)箱底框架最大傾角與錨

4、繩張力隨周期、波高的增加而增大。改變底框的重量對(duì)底框傾角的影響明顯，且重量越大網(wǎng)底結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定；改變網(wǎng)目形狀對(duì)網(wǎng)箱的影響較明顯，且綜合比較方形網(wǎng)箱更合理；改變網(wǎng)箱大小對(duì)網(wǎng)箱的影響較明顯，且綜合比較大網(wǎng)箱更合理。在波浪作用的數(shù)值模擬中，采用線性波浪理論得到的模擬值比斯托克斯5階波浪理論更加接近實(shí)驗(yàn)值。
　　 3.波流聯(lián)合作用下，改變底框的重量對(duì)浮架和底框的傾角影響明顯，底框越重傾角越小。改變網(wǎng)目形狀對(duì)網(wǎng)箱運(yùn)動(dòng)受力的影響較明顯，且綜合