船型网箱运动-波浪场扰动-网衣受力耦合动力响应特性

船型网箱是一种由大型浮体、钢架、网衣系统及系泊系统构成的新型海洋养殖结构.大型浮体在波浪中产生的绕射和辐射作用会对波浪场产生扰动,进而改变网衣受力,这种相互作用此前还未被研究过.本文基于势流理论求得绕射波和辐射波在网衣周围波浪场的速度传递函数,同时采用莫里森方程求解计及波浪场扰动的网衣水动力载荷;对网衣水动力载荷与浮体运动不断迭代计算,实现计及网箱运动-波浪场扰动-网衣受力耦合效应的船型网箱动力响应分析;最后,研究了不同幅值的规则波下这种耦合效应对网箱运动、网衣张力、容积损失和连接器载荷的影响规律.结果发现:波浪场扰动对网箱运动和容积损失的影响不明显,但是会导致网衣张力和连接器载荷明显增大,这能够为船型网箱的结构强度校核及安全设计提供指导.

波浪作用下串联浮筒对船型网箱锚泊系统的受力影响分析

船型网箱是一种新型抗风浪深水网箱,其采用船形结构以及单点系泊方式,合理的锚泊系统设计是保证船型网箱安全可靠的关键.依据Stokes二阶波浪理论和Morison方法,采用数值方法分析了锚泊系统串联浮筒对船型网箱水动力特性的影响以及不同波况作用下浮筒位置、大小对锚绳力的影响,并进行了物理模型实验验证.结果表明,船型网箱最大锚绳力随着波高的增大而增大,随周期变化不明显;串联浮筒增加了浮架纵向位移,使得浮架相对水质点速度减小,从而减小了浮架所受最大波流力以及锚绳力;最大锚绳力随着浮筒直径增加先减小后增大,随着浮筒位置远离浮架连接点而减小.

基于CFD模拟的单点系泊船型网箱浮架结构分析与设计

针对单点系泊(SPM)网箱系泊力大于传统网箱,离岸环境承受风浪时风险更高的问题,研究设计了一种相较传统圆形网箱拥有更小系泊力的船型网箱,运用正交原理制定了三因素三水平的试验方案,对网箱浮架进行了计算机数值模拟,分析网箱在波流共同作用下的水动力特性变化。研究表明,在兼顾经济成本与网箱安全性的条件下,长24 m,宽9 m,头部角度为60°的网箱浮架具有较优良的水动力性能和相对较低的养殖成本。该网箱系统能随着潮流改变方向而在锚点周围移动,从而极大减小网箱底部的养殖残渣堆积并降低锚固安装成本,可为我国深水网箱的发展提供一定的理论参考依据。

船型桁架结构网箱单点系泊受力试验研究

安全高效的大型深海养殖网箱是引领深远海养殖发展的重要设施装备。该研究针对一种船型桁架结构的单点系泊深远海网箱开展了模型比尺为1∶40波浪流水池试验,比较分析了正常工况和失效工况2种不同单点系泊方式下网箱的系泊受力。在此基础上,分别围绕网衣、波浪和水流对网箱系泊受力的影响开展了试验研究。结果表明,相较于正常工况,失效工况的网箱系泊受力大幅增加,对网箱的安全性造成较大影响;在正常工况中,大浪条件网箱的受力随波高增加而增大,波高从12.5 cm增加到17.5 cm,网箱系泊受力增大3倍以上;在波流联合作用下,网箱系泊受力与流速变化呈正相关,与周期变化呈负相关;相较于无网衣,有网衣时网箱受力在纯波条件下增幅达1倍以上,波流联合作用下增幅为30%~60%。研究结果可为今后船型桁架结构网箱的系泊方案设计及海上安装提供理论依据和数据支撑。

船型桁架结构网箱系泊方式优选及影响参数分析

深远海网箱在外海作业会受到极端恶劣海况的影响,稳定有效的系泊系统对保证网箱良好的耐波特性、保障养殖效益意义重大。本研究针对一种单点系泊船型桁架结构网箱建立其水动力分析模型,通过开展相关数值计算并与物理试验结果进行对比验证该模型的准确性;在此基础上,通过分析多组波浪条件下网箱动态响应、锚链系泊张力和最小卧链长度开展了“一”字型系泊和“Y”字型系泊两种系泊方案的对比优选,在确定系泊方案后,从锚链长度和配重重量两个方面开展系泊参数分析研究。结果显示:“Y”字型系泊效果要优于“一”字型系泊;不同锚链长度及配重重量对网箱平台运动响应影响较小,但锚链长度的延长和配重重量的增加可以有效降低系泊张力峰值和延长卧链长度。本研究可为桁架结构网箱系泊分析及优化设计提供计算依据。

抗风浪船型组合式网箱系统的研制及其应用

抗风浪网箱技术是发展浅海网箱养殖业迫切需要解决的问题。研制的经济、实用的抗风浪船型组合式网箱系统采用组合型结构,柔性、防碰连接和导流装置等抗浪、耐流技术,并对选材、结构、强度进行优化设计,在水深7～20m,潮差6.5m的乐清湾浅海能抗10～11级风,1.56m/s潮流,鱼类实养效果和经济效益良好。