圆形网衣在水流作用下的运动变形特性

研究网衣在水流作用下的运动变形是深入了解网箱耐流特性的关键。本研究基于集中质量点法,建立了圆形网衣在水流作用下的数值计算模型,并利用前人的试验结果对数值模型进行了验证。验证结果表明,无论是网衣的变形还是受力情况,模拟结果都与试验结果吻合良好。在此基础上,针对实际应用中的圆形网衣,在不同配重(GW1=400kg、GW2=800kg)和流速(U=0.3～0.9m/s)条件下,对网衣变形、网衣底端前后点位移、网衣底端倾角进行了数值模拟,探讨了流速、配重大小对网衣运动变形特性的影响。结果表明,水流速度的增大会加剧网衣的变形,在配重GW1、流速U=0.75m/s时,网衣容积损失率达到50%以上。网衣底端前点的水平位移大于后点的水平位移,前点的垂直位移则小于后点的垂直位移,随着流速的增大,网衣底端前后点的位移差异将更为明显。当配重增加时,网衣底端位移、倾角以及网衣容积损失率可相应减小,网衣变形得到一定改善。数值模拟证明,本研究所建立的数值计算模式具有较好的稳定性和解的收敛性,可为下一步波浪、流联合作用下的整体网箱模拟奠定良好的理论基础。     

HDPE圆形重力式网箱受力变形特性的数值模拟

该研究旨在综合探讨不同网箱周长、浮管管径、网衣高度及网目大小对整体网箱受力变形的影响,为网箱的科学合理选型提供数据参考。设定的网箱周长40—80m,浮管管径250～630mm,网衣高度6～20m,网目大小45～115mm。通过数值模拟方法对4种规格高密度聚乙烯圆形网箱在不同组合条件下网箱锚绳受力、波流力以及容积损失率进行了数值计算。结果表明,大规格网箱的锚绳受力、波流力更大,容积损失率更小,锚绳数量的增加可以大大降低锚绳受力。相比浮管管径,网衣高度和网目大小对网箱受力变形的影响更显著。整体网箱的受力变形随着网衣高度的增加而增大,随网目的增大而减小。     

水流作用下重力式网箱网衣张力分布

在水流作用下，网箱网衣要承受很大的水流作用力，在网箱实际使用中破网逃鱼现象时常发生。网衣属于柔性结构物，在外部荷载作用下会发生较大的变形和位移，因此其受力和变形特性较为特殊。为了获得水流作用下重力式网箱网衣的张力分布，从而为设计和生产提供理论参考依据，利用集中质量的方法建立了水流作用下网箱网衣受力和变形的数学计算模型。利用此数学模型对重力式网箱网衣在不同配重模式和网目形状下的变形和张力分布进行了数值模拟。通过数值模拟研究发现，网箱网衣张力分布形式和网目形状关系密切，配重形式对其影响较小。相同工况条件下，配置底图时网衣所受最大张力略大于单独沉子配重形式，同时菱形网目网衣所受最大张力略大于正方形网目的受力。     

水流作用网衣过程的数值模拟

网衣是深水网箱的主要组成部分，也是整个网箱系统中受力最为复杂的部件之一。文章介绍了水动力作用下一种基于集中质量法的网衣数学模型，并引用前人的试验结果对数学模型进行了验证。在此基础上，利用此数学模型在不同配重（CW1=400kg和CW2=800kg）和流速（U=0．3—0．6m·s^-1）条件下分别对网衣所受的水流力、网衣形状和网衣运动位移三者随时间的变化过程进行了数值模拟，给出了网衣达到稳定状态前、后网衣受力变形的计算结果，揭示了网衣在水流作用过程中的动态变化规律，并进一步分析了配重及流速大小对网衣受力、变形及运动特性的影响。     

平面网衣在水流作用下的受力和变形特性数值模拟研究

基于集中质量点法和牛顿第二定律,建立了网衣在水流作用下的受力和运动响应数学模型.采用计算机数值模拟方法,研究了水流作用下网衣的动态变形情况以及网衣受力平衡后的空间分布形状.在2种配重(GW1=4.12 N、GW2=16.38 N)和6种流速(U=0.17、0.22、0.28、0.33、0.39和0.44 m · s-1)条件下对网衣稳定后沿水流方向的总水流力、网衣底端的水平及垂直位移进行了数值计算.计算结果表明,配重及流速大小对网衣受力和变形特性具有较大的影响.随着水流速度的增大,网衣在水流作用下的运动变形加剧,且当配重增大时,网衣变形减小,网衣受力随流速的变化增幅明显加快.为了验证模型的正确性和有效性,文章还将数值模拟结果与前人的试验结果进行了比较,效果良好.     

规则波作用下养殖网箱水动力特性分析

大型深远海养殖网箱是一种新型的养殖装备，网箱在波浪场作用下的水动力特性是考量其安全性的重要因素。网箱系统结构复杂，其水动力问题采用完全理论解析或数值模拟研究存在困难。本研究通过1∶100的网箱模型，试验研究了网箱的水动力特性。分析了不同波浪参数和吃水对网箱水动力的影响；引入当量直径分析了无量纲力与KC数之间的变化关系；使用网衣孔隙率对有网衣网箱受力结果进行修正，得到了考虑网衣的网箱框架波浪力无量纲经验公式。同时以莫里森(Morison)方程为基础对网箱框架和网衣进行数值计算并与试验结果进行对比。研究表明，网衣对网箱波浪力的影响可以使用网衣孔隙率来模化；该计算方法可以有效地计算网衣和网箱框架的波浪力。     

深水抗风浪网箱水动力学特性研究

深水网箱抗风浪能力和耐流特性是深水网箱养殖首要解决的主要问题,也是网箱设计的核心技术问题.深水抗风浪网箱系统水动力特性研究相当关键.文中对深水抗风浪网箱水动力特性研究中物理模型试验和数值模拟方法,包括网衣模型相似准则、网箱整体模型试验、运动特性分析技术、网箱整体模型试验,以及网衣模拟、浮架模拟、整体网箱模拟、网衣周围流...     

水流作用下一种养殖金属网衣水阻力特性的数值模拟研究

为保障深远海金属网箱养殖系统的结构安全,进行网箱结构的水动力学研究是一项重要的工作。构成金属网箱主要组成部分的金属网衣是一种小直径多孔的网状结构,在波浪和水流作用下的水动力学特性与一般的海洋工程结构物有显著不同。本文基于有限元基本原理,采用梁单元模拟金属网线结构,采用连接单元模拟网线接触部位的相互作用,并运用ABAQUS软件进行数值计算,在试验验证的基础上,分析了在水流作用下一种金属菱形链网衣在不同网目尺寸、不同网线直径情况下的水阻力变化情况。数值模拟结果表明在各种工况下,当网目尺寸由25 mm增加到35 mm、45 mm时,网衣受力增加幅度的平均值分别为14.71%和38.07%;当网线直径由2.5 mm增加到3.2 mm、4.0 mm时,各工况下网衣受力增加幅度的平均值分别为25.05%和45.06%。研究结果可以为进一步开展深海养殖金属网箱水动力特性研究提供积极的基础。     

高密度聚乙烯圆形网箱锚绳受力实测研究

选择广东省湛江市深水网箱养殖基地作为实测地点.通过实测试验测量深水网箱在实际海流条件下的锚绳受力状况,给出了单个网箱和组合网箱分别在3种不同网衣方案情况下的锚绳受力结果,旨在为深水网箱的设计及其锚泊系统的优化提供重要参考数据.结果表明,锚绳力随流速的增大而增大,锚绳受力与流速具有一定的正比关系;在3种不同网衣方案条件下,小网目网衣方案(网目40 mm)的锚绳受力最大,单个网箱的锚绳力峰值和锚绳合力分别为3.73 kN和5.01 kN,组合网箱的锚绳力峰值和锚绳合力分别为5.67 kN和20.83 kN;单纯浮架受力在整体网箱的受力中所占比重较小.结论认为,鉴于实际海况下网箱同侧各道锚绳的受力差异较大,在评价锚绳的安全性能时,应取各道锚绳受力峰值中的最大值作为单锚绳的允许受力值.     

波浪作用下一种鲆鲽类方形网箱水动力特性数值模拟研究

针对鲆鲽类方形重力式网箱在纯波浪条件下的水动力特性,采用数值模拟的方法对鲆鲽类方形深水重力式网箱的主要部件——浮架系统、配重系统、锚碇系统进行了模拟。将模拟结果与实验结果进行分析比较表明,数模与物模各量值吻合良好,平均相对误差均不超过9%,表明数值模拟的方法能较好地模拟鲆鲽类方形深水重力式网箱的水动力特性。在此基础上,用数值模拟的方法,进一步研究了底框质量和网衣高度的改变对网箱各参数的影响,模拟结果显示,底框质量改变主要影响锚绳受力和底框倾角,底框质量从80 g升至100 g再升至140 g的过程中,锚绳受力平均增幅分别为13%和19%,同时增大底框质量有助于减小底框运动倾角,其平均降幅分别为8.8%和9.3%;网衣高度由20 cm增至30 cm后,锚绳受力平均增加15%,同时网衣的增高导致对浮架和底框的牵制作用加大,使得浮架和底框的运动幅度有所减小,降幅不超过10%。在以上研究结果的基础上,为鲆鲽类网箱的设计与优化提供了参考建议。     

罩网自由沉降过程的数值模拟研究

通过集中质量法建立罩网网具的数学模型,对罩网自由沉降过程进行数值模拟研究。模拟结果通过罩网4种配重沉降试验实测数据的验证,并展示了罩网自由沉降过程的空间形状变化。研究发现:1)随沉降进行罩网网口形状变为近似圆形,迎流面较圆钝,背流面存在沿海流方向的突出部;2)4种配重间网口质量点拉力、水动力、沉降速度均存在显著性差异且随配重的增加而增大;3)网口质量点的拉力先骤然增大,之后呈现先变小后增大的波动,最后缓慢增大;网口质量点的水动力、沉降速度先骤然变小,之后呈现先增大后变小的波动,最后缓慢减小;4)研究认为在罩网作业所允许的配重范围内,沉降速度随配重的不断增加而持续增大。     

波流作用下深水网箱受力及运动变形的数值模拟

基于已建立的浮架和网衣数学模型,对不同波况和流速共同作用条件下HDPE深水网箱所受的锚绳力、波流力、容积损失率以及浮架倾角进行数值计算,设计的波流要素值为:波高H=4～6 m,周期T=6.0～8.6 s,流速U=0.3～0.9 m/s.结果表明,网箱锚绳受力、波流力和容积损失率均与波高和流速成正比,与周期的关系不明显,且网箱系统所受的波流力约为网箱迎浪侧两根锚绳受力的合力.在波高H=4～6 m、流速U=0.75 m/s时,网箱容积损失率达到47%～56%,网箱变形较为严重,为此建议网箱养殖区域应选择流速小于0.75 m/s的海区较为适宜.周期对网箱容积损失率的影响很小,对浮架倾角的影响较为明显,波高和流速不变时,随着周期的增大,浮架倾角会有所减小.本研究旨在探讨波浪流对深水网箱受力及运动变形的影响,为高海况网箱养殖的风险评估提供参考依据.     

HDPE圆柱形网箱与圆台形网箱受力变形特性的比较

介绍了一种用于模拟水流作用下网箱受力变形的数值计算模型,并利用海上实测数据对计算模型进行了验证。验证结果表明,网箱锚绳力的计算结果与实测数据十分接近,最大相对误差为7.0%。在此基础上,分别对圆柱形网箱和圆台形网箱在不同配重(GW₁=350 kg、GW₂=600 kg)和流速(U=0.3～0.9 m/s)条件下所受的水流力以及容积损失率进行了数值计算。结果表明,两种网箱无论在所受的水流力方面还是在变形后保持的网箱容积方面随流速和配重的变化趋势基本一致。圆柱形网箱的容积损失率远大于圆台形网箱的容积损失率,在较小流速(U=0.3 m/s)研究时,圆柱形网箱的容积损失率达到了28%左右,具有较明显的初始变形。圆台形网箱的初始变形很小,具有较好的耐流特性和抗变形能力。     

养鱼网箱网目的适当选择与适时调整

在网箱养殖生产中，若网目适当，不仅可节省网衣材料，降低网箱成本，且网目不易被堵塞，水的交换状况也好。因此，在网箱养鱼中，切莫忽视为鱼类量体选择适当的网目适时地调整网目。     

浮绳式围网水动力特性研究

离岸围网设施通常布置在开阔水域,受波流作用影响显著。为确保围网结构的安全,需对其水动力特性开展研究。为此,以一种浮绳式围网为研究对象,通过拖曳水池试验对围网整体阻力性能进行分析。根据有限单元法建立波浪作用下围网结构受力的数学模型,通过计算机数值模拟对围网浮子的最大位移与网衣张力进行研究。结果显示:随着流速的增大,围网整体阻力逐渐增加,阻力与流速呈幂函数关系,阻力最大值为196 k N。当浮绳式围网在波浪作用下,上纲中迎浪面中点处浮子的位移最大,位移值为80 mm,网片与锚绳连接点及下纲四角连接处的网线张力较大。建议适当增加迎流面网衣所配备的浮力,以使围网在较高流速时保持形状。此外,在实物网衣的制作中,锚绳与下纲四角连接处的网衣应做加固处理。     

HDPE双管圆形深海抗风浪网箱的研制

通过网箱结构的对比分析、材料选择和网箱模型试验,并针对进口网箱在我国海区使用中存在的问题,采用自主开发的HDPE网箱框架专用管材和六边形网目尼龙网衣,在网箱结构设计和制作技术上进行了多项创新性改进,自行研制了HDPE双管圆形结构的抗风浪网箱。波浪水槽模型试验表明,网箱抗浪能力可达7m波高以上,在原型流速102．9cm／s时,网箱容积损失率约为19．8％。研制的周长50m,水体2000m^3的试验网箱,经两年海区养殖验证,经历8～9级大风38次,10级以上大风3次,最大流速72cm／s,网箱系统和养殖鱼类安全。     

为鱼量体选网目

在网箱养殖生产中,若网目适当,不仅可节省网衣材料,降低网箱成本,且网目不易被堵塞,水的交换状况也较好。因此,在网箱养殖中,切莫忽视为鱼量体选网目。方法如下:合理选定网目1.常规鱼种网目的选用。培育夏花鱼种网箱的网目宜在1.0～1.5厘米,但以1.2～1.3厘米为最好。在织1.2厘米网片时,加工所允许的误差在±0.1厘米。这样,网片织成后最大的网目为1.3厘米,最小的网目为1.1厘米,并且在放养夏花鱼种时要以1.1厘米网目的情况下不逃鱼为度。2.分级培育鱼种网目的选用。利用网箱培育鱼种时,网目过大会影响夏花鱼种的入箱日期,如鲢、鳙鱼夏花鱼种,…     

为鱼量体选网目

网箱是高效水产养殖中的一种新型设施。在网箱养殖生产中 ,若网目适当 ,不仅可节省网衣材料 ,降低网箱成本 ,且网目不易被堵塞 ,水的交换状况也较好。因此 ,在网箱养殖中 ,切莫忽视为鱼量体选网目。方法如下 :1　合理选定网目 ( 1 )常规鱼种网目的选用。培育夏花鱼种网箱的网目宜在 1 .0— 1 .5cm ,但以1 .2— 1 .3cm为最好。在纺织 1 .2cm网片时 ,加工所允许的误差在± 0 .1cm。这样 ,网片织成后最大的网目为 1 .3cm ,最小的网目为 1 .1cm ,并且在放养夏花鱼种时要以 1 .1cm网目的情况下不逃鱼为度。 ( 2 )分级培育鱼种网目的选用。利用网…     

空化射流式深水网箱网衣清洗装备的性能研究

为揭示网箱网衣附着污损生物的去除机理及影响因素,文章运用数值模拟方法结合样机试验,分析了淹没环境不同工况下清洗装备喷嘴的空化特性,获取了不同入口压力、喷嘴孔径(d)的清洗装备网衣挂板清洗清洁率,探究了空化射流作用下深水网箱网衣污损生物的去除机理。数值模拟结果表明,额定流量下,喷嘴孔径为0.6～1.0 mm,喷嘴最大气相体积分数呈增大趋势,d=1.0 mm喷嘴有最大气相体积分数(37.5%);距离喷嘴40 mm的射流流速减小了85.57%～96.98%,淹没环境对喷嘴流速有显著阻碍作用。进一步水槽清洗试验结果表明,输入压力为18.8 MPa、d=0.8 mm时该清洗装备有最大养殖网衣清洁率(79.76%);贝类污损生物在清洗装备空化射流冲击作用下主要以壳体破碎的形式脱落,清洗以后具有较强吸附力的贝类软质足丝盘为主要残留物,网面泥土完全清除并呈现出养殖网衣原色。     

系泊方式对深水养殖网箱动力特性影响研究

针对一种三角形高密度聚乙烯深水养殖网箱,该研究基于有限元法建立了波浪流作用下网箱动力响应计算模型,并通过开展模型比尺1∶15的水池试验,分析比较了网箱在纯波、波流组合条件下动力响应的计算结果与试验数据,两者相对误差均在10%以内。在此基础上,考虑原型网箱海况数据,将波流要素值取为:波高(H) 4～6 m、周期(T) 9 s、流速(v) 0.5～1.5 m·s~(-1),分析了单点系泊和多点系泊方式浮架变形以及网箱系泊力的情况,并进一步探讨了系泊方式对网箱运动特性的影响。结果表明,波流作用下,多点系泊布置时的系泊力峰值大于单点系泊情况,且随着流速和波高的增加,两者相差幅度增大;在大浪强流条件(H=6 m, T=9 s, v=1.5 m·s~(-1))下,多点系泊能在一定程度上降低浮架的变形;2种系泊方式对浮架的升沉影响极小,但多点系泊时浮架在x轴上的位移大于单点系泊时,两者峰值相差25.64%;单个周期内网衣平面轮廓图显示网衣的变形程度几乎一致。