新型网架式深海网箱运动与载荷响应分析

【摘要】：目前大多数渔场都位于海峡、近岸等遮蔽海域,近海养殖逐渐饱和。为了满足全球对海产品日益增长的需求,扩大水产养殖业的规模,养殖渔场向更深更远的开放海域拓展成为了新的趋势。但开放海域天然屏障少,海洋环境复杂,因此要求深海渔场需要有较强抵御恶劣海况的能力。本文对一种新型网架式深远海模块化渔场平台的基础网箱结构的水动力特性进行研究,提出一种能够高效准确预报该网箱在波浪和流中的运动及载荷响应的数值模拟方法,研究的主要内容如下:(1)研究了网箱在波浪和流中的运动与载荷响应数值预报方法。通过将网架和网衣等效为集中质量点,利用Morison公式计算质量点所受波浪力和流阻力;依据刚体运动学原理,建立网箱整体运动方程,编写网箱在波浪和流中的运动与载荷计算程序,并进行时域数值模拟。(2)研究了 Morison公式中水动力系数的确定方法以及网衣群化方案的优选分析。利用CFD方法计算网箱局部结构在波浪中所受水平波浪力,反演得到波浪工况下网架球、杆结构的拖曳力系数和惯性力系数,通过不同位置处球、杆水动力系数值反映球-杆组合结构在波浪中的耦合效应;基于网衣群化方法基本原理,设计网衣群化方案,在综合考虑计算效率及相对误差,给出了合适的网衣群化方案。(3)开展网箱结构在波浪、流中的运动和载荷模型试验。依据试验结果,对本文的数值方法进行验证,并结合数模模拟结果,对网箱结构在波浪、流组合工况中的运动与载荷响应规律进行总结和分析。