板结构浮式防波堤消浪性能的试验研究

通过深水规则波及波流共同作用对板结构浮式防波堤的试验研究,讨论影响浮堤消浪性能的因素堤宽、结构刚度及附属设施等的作用,进一步了解浮堤在纯波、纯流及波流共同作用下的水动力特性,为工程应用提供依据.     

浮式防波堤与网箱组合结构的动力特性

兼具网箱养殖功能的浮式防波堤结构,为深水浮式防波堤和深海网箱养殖提出了一条新的研究思路,不仅解决了海洋工程与海水养殖争地的矛盾,基于防波堤开展养殖的模式更较大降低海水养殖的成本。通过对浮式防波堤兼做网箱的结构进行物理模型试验,得到该结构在不规则波作用下,不同吃水深度、网箱深度以及周期对其水动力特性的影响,结果表明,在短周期波浪作用下,网箱深度为0.1～0.15 m时结构的水动力特性最好。该结构具有良好的工程应用前景。     

波浪作用下圆形网箱浮架系统的运动特性分析

作为深水养殖网箱的重要组成部分,浮架系统在网箱抗风浪性能中扮演着极为重要的角色,研究浮架系统在波浪作用下的运动特性是深入了解网箱抗风浪性能的关键。基于集中质量法将圆形浮架离散成众多微元,并运用线性波浪理论和刚体运动学原理,建立了波浪作用下网箱浮架系统的运动响应数学模型。针对圆形浮架的实际尺寸参数,在不同波高（H=4.2～7.0 m）和周期（T=7.2, 8.6 s）条件下,采用计算机数值模拟方法,对浮架前后点运动轨迹、浮架质心水平和垂直位移、浮架倾角进行了数值计算。通过对计算结果的比较及分析表明：（1）浮架垂直位移幅度大于水平位移幅度,波浪周期对浮架垂直位移的影响要小于对水平位移的影响;（2）浮架水平位移、垂直位移以及倾角都和波高具有显著的正比关系。在波高H=4.2～7.0 m范围内,周期T=7.2 s时,水平位移、垂直位移和倾角的增量分别为1.84 m、1.0 m和7.18°;周期T=8.6 s时,三者的增量分别为1.66 m、1.05 m和5.43°;（3）周期增大,浮架垂直位移增加,水平位移和倾角减小。     

圆形网箱浮架系统的受力特性研究

运用线性波浪理论和刚体运动学原理,建立了波浪作用下网箱浮架系统的计算模型.在不同波高(H=4.2～7.0 m)和周期(T=7.2、8.6 s)条件下,采用计算机数值模拟方法,分别对浮架系统所受的锚绳力、波浪力以及合力矩进行了数值计算.通过计算结果的比较及分析表明,三者都随波高的增大而有所增大,其中迎浪侧锚绳力和水平波浪力与波高都有显著的正比关系.在各种不同波况下,迎浪侧锚绳力要大于背浪侧锚绳力,水平波浪力要大于垂直波浪力.     

波浪作用下箱网式浮鱼礁水动力特性研究

人工鱼礁可分为沉鱼礁和浮鱼礁,人工鱼礁投放是海洋牧场建设的重要工程基础。浮鱼礁主要用于诱集和保护中上层鱼类,投放受底质条件限制较小,尤其在淤泥底质的海域具有良好的适应性。浮鱼礁主体结构处于中上层位置,受波浪等动力环境影响较大,鱼礁的结构安全性和稳定性是设计和投放中需要重点关注的问题。本研究集合鱼礁集鱼、护鱼和养殖的功能,提出了一种多功能箱网式浮鱼礁结构设计,并建立了水动力数值模型,分析探讨了波高和入水深度对两种锚定形式(单锚绳和多锚绳)的浮鱼礁安全性和稳定性的影响。研究结果表明,相同条件下,单根锚绳固定形式下的锚绳受力总体约为四根锚绳固定时的锚绳受力总和,但网衣网线受力较四根锚绳固定时小。波高对单根锚绳固定的浮鱼礁最大偏转角度影响较大,但四根锚绳固定时,可以显著地降低浮鱼礁最大偏转角度,有效地提高浮鱼礁的稳定性,而且波高越大,效果越明显。波高不变的情况下,随着入水深度的增加,浮鱼礁水平最大偏移迅速减小。当浮鱼礁入水深度为波高的2倍以上时,两种固定方式下的浮鱼礁运动差别可以忽略。     

海洋养殖柔性网衣结构水动力特性研究进展

发展深水网箱养殖是保障我国粮食及食品安全的长远战略,也是缓解近海网箱养殖环境胁迫力、拓展食物生产空间的必然选择。发展深水网箱养殖首先需要面对的突出挑战是养殖设施在外海恶劣海况下的安全性问题。网衣是深水网箱的主体结构,由于其自身具有高柔性、小尺度的特点,在波浪和水流作用下易出现大位移和大变形的极端响应。当前,网衣结构分析技术已成为我国深水网箱养殖工程技术的薄弱环节,一定程度上制约当前海上养殖网箱向大型化和深水化发展。因此,网衣水动力特性研究对于深远海网箱养殖的发展具有重要意义。本研究系统介绍了计算网衣水动力荷载的主要方法及其适用范围。同时,对网衣动态响应数值计算中的主流建模技术进行了总结和分析。最后,根据目前网衣水动力特性研究中存在的热点问题,提出了网衣流固耦合分析、生物污损分析、数字孪生技术等前沿发展方向,为网衣水动力学分析向数字化、精准化发展提供参考。     

进径比对矩形圆弧角养殖池水动力特性影响

为研究单管入流模式下,进径比(参数C/B,C为射流孔位置到养殖池壁的水平距离,B为养殖池短边边长)对单通道矩形圆弧角养殖池系统水动力特性的影响,实验运用计算流体动力学仿真技术构建单通道矩形圆弧角养殖池三维数值计算模型,应用平均流速、阻力系数和速度分布均匀系数等流体动力学特征量分析养殖池内(尤其是池底)的流场形态,并修正...     

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。     

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)4～6m、周期(T)9 s、...     

网衣波浪水动力特性的数值模拟初步研究

为研究网衣与波浪相互作用机理,以粘性不可压缩Navier-Stokes方程为控制方程,通过VOF方法追踪波面,采用推板造波的方式建立了数值波浪水槽。数值模拟过程中利用多孔介质模型模拟网衣,根据网衣受力的经验公式利用最小二乘法拟合得到相应的多孔介质模型参数。利用该数学模型研究了平面网衣对波浪形态影响及网衣受力情况,并与物理模型试验结果相比较。结果表明,计算获得的网衣受力和波浪透射系数与试验结果相一致,证明了该数值模型研究网衣波浪水动力特性的适用性。     

掩护海水养殖网箱的浮式防波堤的消浪特性

为保障海水养殖网箱在风浪中的安全及良好的海水交换功能,采用浮式防波堤掩护是切实可行的工程措施.该防波堤具有轻便、机动、经济等优点.模型试验结果表明,浮式防波堤(箱式浮堤和筏式浮堤)对于深水短波具有良好的消波效果,当水深与波长比>0.5,不论何种浮堤方案均能得到较好的消波效果;当水深波长比<0.2,不论何种浮堤方案消波效果均较差;相比之下,轻型筏式浮堤具有良好的实用前景.     

漂浮状态下重力式及碟形网箱锚绳受力特性的比较

深水网箱养殖是海洋牧场建设的重要手段之一,在其发展及应用过程中出现了多种结构形式,其中以重力式和碟形深水网箱应用最为普遍,国内外关于网箱的水动力特性已进行了不少研究,但结果存在较大差异。Colboume等曾对多种配重形式和锚碇形式的重力式网箱的水动力特性及运动特性进行试验,     

我国水产养殖工程学科发展报告（2007—2008）

报告概述了我国水产养殖工程学科2007-2008年所取得的重大科技成果和研究进展.重点介绍网箱设施工程、工厂化循环水养殖工程和池塘生态化养殖工程这3个领域开展的重大研究项目进展情况和研究结果,提出了该学科发展中存在的主要问题以及今后主要研究方向.     

高分子编结网片水动力特性水槽试验研究

高分子渔用材料在设施养殖和海洋渔业中的应用越来越广泛,对其水动力特性进行研究十分必要。试验采用不同网目系数和网线粗度的高分子编结试验网片进行水槽试验,倾角从0°变化到90°,设置水流速度从0.3 m/s开始,以0.1 m/s为梯度,逐渐增大至1.3 m/s。为减小尾流和湍流对试验结果的影响,使用流线型框架固定装配。经试验得到以下结果:(1)在网片与水流垂直时,阻力系数有随网目系数增大而增大的趋势,而在网片与水流平行时,阻力系数随网目系数增大而减小。(2)阻力系数有随雷诺数增大而逐渐减少的趋势,网片平面与流体运动方向速度垂直时,阻力系数在13001500后阻力系数变化不大。(3)阻力系数随着冲角的增大而增大并最终趋于稳定值。(4)升阻力系数比(K)在总体上有随倾角变大而先变大再变小的趋势,K的极值均出现在20°到30°内,最大K值约为0.41。(5)网片与水流垂直时,在1000相似文献   

斑点鳟陆海接力养殖初步研究

为有效突破中国北方网箱养殖品种少的缺陷,并合理利用闲置网箱,通过陆海接力养殖模式,开展斑点鳟(♀Oncorhynchus mykiss×♂Oncorhynchus mykiss)的陆海接力养殖试验,并与工厂化养殖进行了对比,达到提高斑点鳟的养殖存活率,增加经济效益的目的。结果显示:从2013年6月1日至2014年6月19日,3种规格斑点鳟的初始体质量分别为(225.1±36.2)g、(102.8±23.5)g、(55.3±12.3)g,经384 d的工厂化养殖,养成平均质量分别达到(2143.4±253.1)g、(1 763.8±210.3)g、(946.3±120.4)g,存活率分别为91.2%、90.6%、89.3%;经384 d的陆海接力养殖,养成平均质量分别达到(2 408.3±321.2)g、(2 065.5±256.3)g、(1 142.6±156.3)g,存活率分别为87.5%、88.1%、85.3%,其中大规格苗种的平均日增体质量达到8.5 g/d。由此可见,最适宜进行陆海接力养殖的斑点鳟规格为体质量100 g以上的中等规格斑点鳟,且"陆海接力"养殖的斑点鳟具有生长快、经济效益高等特点,是一种值得推广的新型斑点鳟养殖模式。     

南麂列岛海域两种框型人工鱼礁水动力性能试验

为改良南麂列岛海域投放的人工鱼礁礁体存在的沉陷、位移现象,试验研究了人工鱼礁水动力性能,并进行对比验证.采用水槽试验方法,对两种框型人工鱼礁模型在5种水流速度(0.15、0.20、0.25、0.30、0.35 m/s)和4种迎流角(0°、15°、30°、45°)条件下的阻力进行测定,并计算阻力系数.以水槽试验所测得的阻...     

Evaluation of the structural strength and failure for floating collar of a single-point mooring fish cage based on finite element method

Deep-water fish cage floating collar also referred to as float, bears a load in the form of waves, fishing nets, and moorings, in which the longitudinal wave force is the main type of loading. The long-term continuous effects caused by wave force could cause reduction in strength, or vibration failure in the floating collar. In this study, the peak responses of a single-point mooring (SPM) cage floating collar, due to either static or vibration loadings, were calculated by the finite element method (FEM) based on an elastic model. In this model, the float exhibited macro-plastic deformation when the stress of 26.1 MPa, generated under 100 kN load, was greater than the yield limit (25 MPa). With the increase in order modes from 1 to 18 (1.2–7.9 Hz), the stress increased. Moreover, the harmonic stress corresponding to 8 and 0.1 Hz was clearly higher than that for 0 Hz under 100 kN loads, due to structural resonance. The range of stress values due to the random vibration was 16.0–63.7 MPa, when the angular velocities (k) were in the range of 0.01–16 rad s^―1. Moreover, the transient response (34.4 MPa) was maximum when the angular velocity was 10 rad s^―1 (range 1–100 rad s^―1). The reliability rate of the entire body was 53.1% and 97.0% after 10⁸ loading cycles for 100 kN and 10 kN loads, respectively. Furthermore, the fatigue modes of the key components were determined from the outer triangular tops and inner hexagonal intersections. In short, static analysis, vibration analysis, and fatigue analysis of FEM could be used as reliable ways to evaluate structural strength and failure for floating system. Finally, the floating parts could be strengthened with partially double pipes or optimized by increasing the stiffness, and appropriate damping could be widely used.     

我国深远海网箱养殖工程与装备技术研究综述

自升式桁架网箱凭借便于将养殖箱体下潜入水的结构特性,为更好地适应深远海养殖极端环境提供了一种选择。网衣作为桁架网箱关键部件,通过纲绳系缚于桁架管上,在外部环境载荷作用下可能会对网箱主体结构强度产生影响。针对一种自升式桁架网箱,基于SESAM/GeniE建立其有限元分析模型,分析了在有无网衣及不同网衣参数条件下的网箱主体结构响应。结果表明：网衣对网箱主体结构响应评估存在较大影响,尤其在流速较高时,网衣阻力大幅增加,直接影响网箱桩腿受力和桁架利用系数 (Utilization factor, UF) 值,证明在校核网箱主体结构强度时不可忽略网衣的作用;不同网目群化比下,网衣对自升式深海网箱整体结构响应评估结果影响不大,在网箱主体结构响应仿真计算中可以考虑使用较大的网衣群化比来提升计算效率;网衣系缚纲绳数量变化对网箱主体结构的响应评估基本无影响,但增加系缚纲绳可以有效减少纲绳受力。