深水重力式網(wǎng)箱浮架的流固耦合研究.pdf

1、隨著世界人口的不斷增長(zhǎng)，人們對(duì)水產(chǎn)品的需求快速增加，而且海岸線附近的人類活動(dòng)日益頻繁，使得淺水養(yǎng)殖變得非常困難，再加上淺水養(yǎng)殖過(guò)程中帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染，所以迫使水產(chǎn)養(yǎng)殖不得不延伸到深海進(jìn)行。這主要因?yàn)樯钏畢^(qū)域的人類活動(dòng)較少，而且那里有較高質(zhì)量的海水，有利于魚類生長(zhǎng)，另外深水對(duì)于網(wǎng)箱的殘?jiān)灿休^高的處理能力。作為一種重要的深水養(yǎng)殖工具，深水網(wǎng)箱正在越來(lái)越多的被投入到實(shí)際生產(chǎn)中，目前應(yīng)用較為廣泛的是深水重力式網(wǎng)箱。浮架作為重力式網(wǎng)箱的主要

2、受力構(gòu)件，不僅承受了波浪力等的作用，而且還是網(wǎng)箱的工作平臺(tái)，它的安全直接關(guān)系到整個(gè)網(wǎng)箱系統(tǒng)的功能能否實(shí)現(xiàn)。所以，本文重點(diǎn)研究重力式網(wǎng)箱的浮架系統(tǒng)的水彈性響應(yīng)，即分析浮架的運(yùn)動(dòng)和變形的流固耦合問(wèn)題。 論文包括以下幾個(gè)部分：首先，在緒論中介紹深水養(yǎng)殖網(wǎng)箱的背景以及相關(guān)學(xué)科的研究現(xiàn)狀；第二章建立浮架數(shù)學(xué)模型，根據(jù)剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，建立浮架的運(yùn)動(dòng)方程；第三章運(yùn)用曲梁理論，建立了圓環(huán)的平面內(nèi)和平面外變形的控制方程；針對(duì)上面兩部分所得控制方程

3、，由于計(jì)算圓環(huán)所受波浪力采用了莫里森方程，而在莫里森方程中包括了圓環(huán)的運(yùn)動(dòng)，所以運(yùn)動(dòng)方程和變形方程就需要耦合求解，第四章便給出了計(jì)算所用到的解耦方程；在分析浮架的水彈性前，需要對(duì)所得方程的實(shí)用性進(jìn)行驗(yàn)證，第五章將浮架橫蕩和升沉的計(jì)算結(jié)果與物理模型實(shí)驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得到較好的相關(guān)性，另外還考慮在圓環(huán)上加載集中力，包括平面內(nèi)和平面外加載，通過(guò)對(duì)比商業(yè)軟件ANSYS的計(jì)算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)兩者很好的吻合，這驗(yàn)證了本文計(jì)算圓環(huán)變形的控制方程；第六