離岸組合式網(wǎng)箱水動(dòng)力特征研究.pdf

1、20世紀(jì)，人類的活動(dòng)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(wèn)題的越來(lái)越嚴(yán)重，人類加大了對(duì)海洋資源的開(kāi)發(fā)和利用，因此，21世紀(jì)成為了海洋經(jīng)濟(jì)的新時(shí)代。隨著人民生活水平的逐步提高，對(duì)水產(chǎn)品的需求也在增加，為了滿足人民對(duì)于水產(chǎn)品的需求，需要加大海洋漁業(yè)資源開(kāi)發(fā)的力度。近年來(lái)，海洋漁業(yè)資源的年均產(chǎn)值占到海洋經(jīng)濟(jì)總值的三分之一。傳統(tǒng)的海洋漁業(yè)資源開(kāi)發(fā)包括養(yǎng)殖、增殖和捕撈，但是受到海洋污染、過(guò)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(kāi)發(fā)海洋漁業(yè)資源必須走海洋牧場(chǎng)化的道路，利用網(wǎng)箱進(jìn)行水產(chǎn)品養(yǎng)殖是人工牧場(chǎng)化養(yǎng)殖的主要方式。雖然近年來(lái)網(wǎng)箱養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)得到大力發(fā)展，但是相關(guān)的基礎(chǔ)研究還比較薄弱。為此，依托國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、重點(diǎn)項(xiàng)目，開(kāi)展了深水組合式網(wǎng)箱的水動(dòng)力特性研究。
　　基于集中質(zhì)量法以及剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)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(jìn)行了大量的物理模型試驗(yàn)對(duì)該數(shù)值模型進(jìn)行驗(yàn)證。本文的工作主要包括以下幾個(gè)

3、方面:不規(guī)則波浪作用下單體網(wǎng)箱的水動(dòng)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(dòng)力響應(yīng);可下潛式網(wǎng)箱及其錨繩系統(tǒng)的研究。
　　本文的結(jié)構(gòu)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(dāng)前國(guó)內(nèi)外網(wǎng)箱水動(dòng)力方面的研究進(jìn)展，結(jié)合前人的研究成果，提出了本文的研究目標(biāo)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(zhì)量法和剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)原理建立的;為了對(duì)該數(shù)值模型進(jìn)行

4、驗(yàn)證，結(jié)合中國(guó)目前常用的重力式網(wǎng)箱的幾何和材料參數(shù)以及實(shí)驗(yàn)室波浪水槽的幾何尺寸和造波、造流能力，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的網(wǎng)箱和錨繩系統(tǒng)的物理模型。
　　第三章介紹了隨機(jī)過(guò)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(dòng)力響應(yīng)，并與物理模型實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)該數(shù)值模型進(jìn)行了驗(yàn)證;利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和譜分析的方法在時(shí)域和頻域內(nèi)對(duì)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(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行分析。采用雨流計(jì)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(yīng)力幅值的分布特征和簡(jiǎn)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(yàn)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(dòng)力響應(yīng);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(guān)系，分析了網(wǎng)格水下深度、錨點(diǎn)數(shù)量和波流入射方向?qū)﹀^繩力的影響，分析比較了網(wǎng)箱橫、縱向組合方式，組合個(gè)數(shù)，組合排數(shù)對(duì)錨繩受力、網(wǎng)箱運(yùn)動(dòng)和網(wǎng)衣變形的影響。
　　第五章對(duì)單點(diǎn)錨碇