離岸組合式網(wǎng)箱水動力特征研究.pdf

1、20世紀，人類的活動主要局限在占地球面積三分之一的陸地，但是隨著人口膨脹、環(huán)境污染以及資源短缺等問題的越來越嚴重，人類加大了對海洋資源的開發(fā)和利用，因此，21世紀成為了海洋經(jīng)濟的新時代。隨著人民生活水平的逐步提高，對水產(chǎn)品的需求也在增加，為了滿足人民對于水產(chǎn)品的需求，需要加大海洋漁業(yè)資源開發(fā)的力度。近年來，海洋漁業(yè)資源的年均產(chǎn)值占到海洋經(jīng)濟總值的三分之一。傳統(tǒng)的海洋漁業(yè)資源開發(fā)包括養(yǎng)殖、增殖和捕撈，但是受到海洋污染、過度捕撈等因素的影響

2、，海洋水產(chǎn)品的捕撈量逐漸下降。開發(fā)海洋漁業(yè)資源必須走海洋牧場化的道路，利用網(wǎng)箱進行水產(chǎn)品養(yǎng)殖是人工牧場化養(yǎng)殖的主要方式。雖然近年來網(wǎng)箱養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)得到大力發(fā)展，但是相關的基礎研究還比較薄弱。為此，依托國家自然科學基金面上項目、重點項目，開展了深水組合式網(wǎng)箱的水動力特性研究。
　　基于集中質量法以及剛體運動學原理，建立了組合式網(wǎng)箱及其網(wǎng)格式錨繩系統(tǒng)的數(shù)值模型，進行了大量的物理模型試驗對該數(shù)值模型進行驗證。本文的工作主要包括以下幾個

3、方面:不規(guī)則波浪作用下單體網(wǎng)箱的水動力特性;組合式網(wǎng)箱及其網(wǎng)格式錨碇系統(tǒng)在純波、純流及波流聯(lián)合作用下的水動力響應;可下潛式網(wǎng)箱及其錨繩系統(tǒng)的研究。
　　本文的結構安排如下:
　　第一章為緒論，介紹了本文的研究背景和意義，分析了當前國內(nèi)外網(wǎng)箱水動力方面的研究進展，結合前人的研究成果，提出了本文的研究目標和內(nèi)容。
　　第二章描述了網(wǎng)箱及其錨繩系統(tǒng)的數(shù)值模型，該模型是基于集中質量法和剛體運動學原理建立的;為了對該數(shù)值模型進行

4、驗證，結合中國目前常用的重力式網(wǎng)箱的幾何和材料參數(shù)以及實驗室波浪水槽的幾何尺寸和造波、造流能力，設計了相應的網(wǎng)箱和錨繩系統(tǒng)的物理模型。
　　第三章介紹了隨機過程的譜分析方法，采用數(shù)值模型分析了單體網(wǎng)箱在規(guī)則波浪和不規(guī)則波浪作用下的水動力響應，并與物理模型實驗的結果進行對比，對該數(shù)值模型進行了驗證;利用統(tǒng)計學方法和譜分析的方法在時域和頻域內(nèi)對單體網(wǎng)箱及其錨繩系統(tǒng)在不規(guī)則波浪作用下的水動力響應進行分析。采用雨流計數(shù)法和σ-N曲線分析了

5、單體網(wǎng)箱的網(wǎng)格式錨繩的疲勞損傷，研究了錨繩應力幅值的分布特征和簡化的疲勞分析方法的可行性。
　　第四章利用數(shù)值模型和物理模型試驗分析了組合式網(wǎng)箱及其網(wǎng)格式錨碇系統(tǒng)在純波、純流及波流聯(lián)合作用下的水動力響應;分析研究了波浪和水流作用下各類錨繩的受力特性和相互關系，分析了網(wǎng)格水下深度、錨點數(shù)量和波流入射方向對錨繩力的影響，分析比較了網(wǎng)箱橫、縱向組合方式，組合個數(shù)，組合排數(shù)對錨繩受力、網(wǎng)箱運動和網(wǎng)衣變形的影響。
　　第五章對單點錨碇