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《宁波大学》 2010年
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极值海况下深水碟型网箱系泊系统的水动力响应

蒋凯东  
【摘要】: 由于过度的海洋捕捞和近海海洋环境的破坏,野生海产品产量逐年萎缩。为满足人们对高质量海产品日益增长的需求,海洋牧场一直扮演着重要的角色,但外海水域海况复杂,海流流速和风浪大等原因,对实际养殖生产造成严重影响。 本研究旨在探讨恶劣海况碟型网箱及其系泊系统的水动力响应。研究内容主要包括介绍网箱工程及系泊系统在国内外的发展现状、趋势和目前研究较多的一些课题;简化了网箱结构模型,通过公式推导和计算,对碟型网箱下潜(海流作用)及漂浮(波流联合作用)两种工况进行准静力分析,得到网箱在不同流速下的流阻力和恶劣海况下的波流力,并与国内权威学者的结果进行对比分析,为网箱等飘浮性结构物的水动力计算提供了理论依据;运用牛顿定律及动量矩定理,给出碟型网箱在surge、heave、pitch三个自由度内的运动方程,经过受力分析,推导出网箱力学模型,同时对浮子及缆绳进行水动力理论分析;采用迭代的思想对碟型网箱的运动方程组进行数值求解,并用集中质量法结合Runge-Kutta法对缆绳进行数值模拟,编写Matlab计算机程序,最终得到了碟型网箱及其系泊系统的水动力响应。 通过研究发现在海流作用下碟型网箱主要的流阻力作用在网衣上;设置于流速为1m/s、波长50m、波高5.5m、周期8s这一极值海况时,波流联合作用的波流力明显大于纯流作用的流阻力,可通过下潜来减小波浪对箱体的影响;碟型网箱质心点在X方向的位移、Z方向的位移以及绕Y轴的转角都随时间进行周期变化,且受到系缆约束的网箱在Z方向的垂荡位移远小于波浪的波高,但Z方向的垂荡位移要大于X方向的位移;在波流联合作用的极值海况下,碟型网箱迎流面缆绳产生较大的张力,能较有效的约束碟型网箱的水平位移,在设计时应注意该情况下锚绳的受力以增加网箱的安全性,网箱的背流面缆绳张力较小,对约束位移影响不大;在对缆绳模型的数值模拟时,缆绳的密度和弹性模量等参数对数值模拟的结果影响很大,浮性缆绳不利于网箱的固定,因此,建议在缆绳系泊段用重量较大的沉性材料从而抵消部分竖直方向上的张力。
【学位授予单位】:宁波大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U653.2

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