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[期刊] 渔业科学进展
[作者]
崔勇 蒋增杰 关长涛 万荣
利用有限单元法建立了水流作用下筏式养殖设施动力响应的数学计算模型,通过数值求解对浮标和吊笼结构的最大位移以及锚绳受力进行分析。计算机模拟结果表明,筏绳在水流作用下产生明显的变形,其形态变化与实际基本相符。当流向一定时,浮标和吊笼的最大位移值以及左右两侧的锚绳受力均随流速的增加而增大。其中,浮标最大位移值7.6m,吊笼最大位移值9.6m。当流速一定时,浮标和吊笼的最大位移值与右侧锚绳受力随着来流角度的增加而增大。左侧锚绳力受来流方向变化影响不明显,其最大值为3 780N。
关键词：
筏式养殖 有限元 水流 数值模拟
[期刊] 水产学报
[作者]
谭益国 钟威 林军 赵静
为探究不同布设条件下浮筏式贻贝养殖设施的阻流效应，本研究采用计算流体力学方法（CFD）模拟了5种迎流角度、3种养殖间距下浮筏式贻贝养殖设施的流场效应。选取水体输运速度、输运通量、单串可滤水量对其阻流效应进行评价。结果显示，在浮筏式养殖设施的影响下，养殖范围内较来流速度最高衰减程度达20.40%，垂向影响深度为6～7 m。养殖设施以0°角迎流时，阻流效应较小，而以45°及90°迎流时，养殖设施引起的水体输运通量减小幅度最大可达11.30%。当贝串养殖间距为0.80及0.70 m时，不同迎流角度条件下养殖设施阻流效应差异较小，而当养殖间距减小至0.60 m时，阻流效应更为显著。就水体输运能力而言，不同养殖间距下均表现为0°迎流条件下，中上层水体输运能力较强，30°与45°迎流角度下输运能力较弱；单串可滤水量的测算结果显示，15°迎流条件下，单串可滤水量较高。研究表明，0.7～0.8m是相对合理的养殖间距，养殖设施以15°迎流时可滤水量较佳且流速降幅较小，能保证后方贝串获取新鲜海水，综合以0～15°迎流最优。本研究可为滤食性贝类养殖设施布局优化、养殖容量测算等提供科学参考。
[期刊] 上海海洋大学学报
[作者]
温英 林军 杨冠林 杨伟 唐建江
基于三维海洋数值模式（Estuarine Coastal Ocean Model， semi-implicit， Ecom-si）对枸杞岛邻近贻贝养殖海域的水动力进行了数值模拟研究。通过在模型动量方程中添加动量损耗项，实现了对贻贝浮筏养殖设施阻流效应的模拟，采用实测数据对模型进行了潮位及流速的验证。利用验证良好的数值模型模拟了潮流驱动下养殖设施附生海藻碎屑漂移及沉降。结果表明，贻贝养殖设施及养殖贝串在海表的阻流效应使表层流速降低了约80%，中、下层流速分别降低了约50%和30%，在养殖海域外围因过流面的减小使得养殖场外围的流速有所增大。应用拉格朗日质点追踪模块模拟的结果表明，当碎屑质点处于悬浮状态即质点沉降速率（w）为0m/s质点需要约600个小时才能达到36.79%（e~(-1)）的沉底率；且无阻流效应时，沉底质点的分布在距养殖区中心9.0～10.5km的区域内，有阻流效应时，质点的沉底范围分布在距养殖区中心7.5～8.5km的区域内。当w大于0m/s时，3种碎屑沉降速度的结果差异不大，大约在80个小时内质点的沉底率达到99%，无阻流效应时质点沉降区域为距养殖区中心10～13.5km的范围内，有阻流效应时质点的沉降范围为距养殖区6.8～12km的区域，大潮期间释放质点沉底范围所示的碎屑生态辐射范围较小潮释放质点广。在不考虑风应力等驱动的条件下，潮致余流是决定碎屑输运路径和沉底位置的主要动力学因子。
[期刊] 渔业科学进展
[作者]
李瑞鹏 田云臣 李青飞 丛雪琪 秦海晶
通过对工厂化循环水养殖进水流速的智能调控，可降低饵料残留，避免水质恶化。为此，本文采用数值模拟方法研究了进水流速对工厂化循环水养殖池流场特性的影响，并基于该研究设计出一套确定进水流速调控的实验方法。首先，通过对比Standard k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε三种湍流模型及多种壁面函数的仿真效果，确定RNG k-ε模型和标准壁面函数作为仿真配置。同时针对多相流模型，对欧拉多相流模型和DPM离散相模型进行对比，为提高计算准确性选用DPM离散相模型，并基于上述模型进行网格无关性验证、制定网格划分方案。其次，以大菱鲆(Scophthalmus maximus)养殖为例，模拟不同进水流速下养殖池流场、排污、水温调节的效果。最后，针对仿真结果提出进水流速调控方案。结果显示，日常采用1.0 m/s的进水流速，可有效提高适宜流速区面积并控制水处理成本；投饵前，采用0.2 m/s的进水流速可以解决循环水养殖中存在的饵料浪费问题；进食结束后，采用1.2 m/s的进水流速可快速排出残饵壁面水质恶化；水温异常时，采用15 ℃的水、以1.2 m/s的进水流速注水230 s可使20 ℃的水下降到正常水平，精准化控制水温。采用本文提出的方法可以针对不同养殖生物，养殖环境，设计进水流速智能调控策略，可用于解决循环水养殖过程中饵料浪费、水质变差、水温异常等问题。
[期刊] 渔业科学进展
[作者]
崔勇 关长涛 黄滨 李娇 蒋增杰
针对筏式养殖设施结构的特点,基于有限元商业软件ANSYS对其进行数学建模,通过数值计算,对不同位置浮标与吊笼的位移和最大锚绳力进行分析。数值模拟研究表明,筏式养殖设施整体结构在波浪作用下呈现周期性的运动趋势,但并未发生浮标或吊笼相互缠绕的现象,说明此筏式结构在波浪作用下能够安全使用。不同位置的浮标与吊笼,由于受到锚绳与筏绳相互牵引的作用,其位移随时间变化的趋势有所不同。两侧锚绳受力变化周期与波浪周期基本一致,迎浪侧锚绳受力明显大于背浪侧,锚绳力最大值约为1000 N。研究结果表明,通过对比不同的波浪工况条件,发现各个浮标和吊笼在水平与垂直方向的位移幅度均随着波高的增加而增大,且垂直方向位移幅度...
关键词：
筏式养殖 有限元 波浪 数值模拟
[期刊] 上海海洋大学学报
[作者]
李娜 李昕 施伟 柳春光
针对固定在钢框架上的平面网衣水动力特性进行研究，基于SACS，采用有限元Member单元建立网衣水动力荷载计算模型，利用参考文献中分别使用有限元Truss单元和Beam单元所建立模型的计算结果对该模型进行了验证。通过对比得出，在SACS中所建立的平面网衣数值模型可以较为准确地计算网衣在波流下的水动力，初步证明了在SACS中建立大型钢结构养殖网箱+固定式海上风力机融合结构模型的可行性。进一步，采用该数值计算模型对不同波流工况下网衣结构的水动力荷载进行了计算，分析了不同流速、波高和波周期下网衣受力的分布规律。由计算结果可知，随着海流流速、波高的减小和波周期的增大，网衣受到的水动力荷载呈现出逐渐减小的变化趋势，其中波周期的影响尤为显著，比如由于该参数影响使得指定位置节点水动力荷载差距可达80%；另外，波流作用下网衣结构受到的水动力荷载，最大受力位于网衣顶端两侧位置，波高对网衣上部受力影响更大。这些结果可为融合结构中网箱部分的设计提供参考。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
侯月琴 陈云 杨俊涛 纪小平
沥青路面在移动荷载作用下的力学响应，是更为合理地进行路面结构设计的重要基础。该文基于有限元建立了移动荷载作用下沥青路面力学响应的数值模拟方法，讨论了移动荷载作用下沥青路面结构不同层位的竖向位移、应力与应变等力学响应特征，系统研究了轴载、车速及温度对沥青路面力学响应的影响，为优化路面结构设计提供参考。结果表明：移动荷载作用下，沥青路面各层的竖向位移随路面深度增加逐渐增大，且随轴载与温度增加而增大，而受车速影响较小；沥青路面各层所受应力包括竖向压应力与剪切应力，其压应力与剪切应力均随着轴载增加而显著增加，而受温度与车速的影响较小；相应的各层竖向压应变与剪切应力均随轴载与温度增加而增加，受车速影响较小。路面结构内部的应力与应变情况复杂，在设计中，应控制各结构层最不利应力及应变满足设计要求。
[期刊] 渔业科学进展
[作者]
崔勇 关长涛 黄滨 李娇 公丕海
根据有限单元法建立了波浪作用下双层网底网箱的受力运动模型,通过数值计算求解双层网底的位移与倾角。先将上层网底与下层网底的计算值进行比较,然后,将双层网底网箱中下层网底与单层网底网箱开展对比分析。计算结果显示,在波浪周期内,双层网底网箱的2层网底能保持相对平行的状态。2层网底的位移与最大倾角随着波高与周期的增大而增加,并且2层网底的倾斜方向一致。在相同波浪条件作用下,下层网底的水平位移大于上层网底,二者垂直位移差异较小,下层网底最大倾角值大于上层网底。研究发现,当波高为15 cm、周期为1.4 s时,双层网底网箱的2层网底的倾角相差最大,但并未发生接触碰撞,网底可以保持相对稳定。此外,双层网底网箱的下层网底的最大位移值小于单层网底网箱,最大倾角值大于单层网底网箱。研究表明,当波浪一定时,双层网底网箱的最大锚绳力均大于单层网底网箱。
关键词：
双层网底 水动力 有限元方法 鲆鲽网箱
[期刊] 中国水产科学
[作者]
蔡星媛 张秀梅 刘旭绪 尤凯 张沛东
２０１４年５月和９月，运用稳定同位素技术和胃含物分析法，比较研究了不同增养殖模式下魁蚶（ＡｎＡｄＡｒＡ ｂｒｏｕｇｈｔｏｎｉｉ）的饵料特征差异，以期探讨增养殖魁蚶可能的食物来源。结果显示，魁蚶的δ～（１３）Ｃ值存在明显的季节差异，在５月，筏养区魁蚶的δ～（１３）Ｃ值明显低于９月，底播区则表现出相反趋势。５月，两种增养殖模式下魁蚶的δ～（１３）Ｃ和δ～（１５）ｎ值均无明显差异；９月，筏养区魁蚶的δ～（１３）Ｃ、δ～（１５）ｎ值均显著高于底播区。以浮游植物为主的颗粒有机物是筏养区魁蚶的主要食物来源，其贡献率可达６１．０％～６２．９％，附着微藻是其重要的食物补充（３７．２％～３９．０％）；而底栖微藻．．．
[期刊] 渔业科学进展
[作者]
付翔 郝锵 刘诚刚 宁修仁
建立了基于氮通量物质平衡的象山港海湾养殖生态系统箱式模型。模型模拟的象山港主要生态变量的变化动态与实测数据资料相吻合。模型计算结果表明,生物生产过程的季节变化导致了营养要素(如氮)在可溶性无机状态和有机碎屑状态中的相互转化并呈现周年振荡。象山港总氮输入约2182tonN/a,其中养殖输入和排污输入约各占一半;氮输出途径按比例依次为水交换扩散、养殖业收获和渔业捕捞收获。目前象山港氮输入大于氮输出(约11%),造成海湾无机氮浓度年均升高约42μgN/L。利用模型对不同多品种养殖模式下无机氮浓度的长期变化趋势进行了预测。当前养殖模式下,象山港内无机氮浓度增长幅度较小且逐渐趋于输入输出平衡,而要使象山...
关键词：
箱式模型 象山港 多品种养殖 养殖容量
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
刘洪禄 曾德超 杨培岭 马廷玺
根据连续方程、零惯性的动量方程以及最佳灌水状态概念，建立了描述波涌灌田面行水流动的零惯性模型。用Newton－Raphaon和Preissman法对模型求解实现了波涌灌田面行水流动的模拟，探讨了波涌灌田间入渗和行水机理。用计算机模拟试验的方法，研究了波涌灌灌水技术参数对灌溉系统性能的影响，提出了确定波涌准灌水技术参数的原则和方法以及连续地面灌灌水技术的改进方案。模拟结果得到商丘田间试验的验证。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
韩宇平 许拯民 蒋任飞
为了便于对灌区的节水灌溉措施进行生态环境影响评价,采用有限差分法,利用MODFLOW软件建立了银川平原浅层地下水水流模型,并对银川平原浅层地下水进行了数值模拟。结果表明,在模型的识别阶段和验证阶段,所有观测孔水头的计算值与观测值,在各时段拟合误差绝对值的平均值分别为0.055和0.105 m,所有结果显示两者基本一致,说明所建模型可用于灌区水资源管理的仿真计算。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
梁士鹏 郭维东 陆谦益 王颖 王瑶 杨梓
为解决水噪声试验中因改变边界条件耗时费力的问题,采用了基于VOF和k-ε黏度模型的CFD分析方法,通过改变上游来流量、消力池长度及尾坎高度,对宽顶堰消力池内的各水力要素及水噪声场进行了数值模拟,并且与物理模型试验所得结果进行比较。结果表明:模拟水面线变化趋势与实测水面线误差在30%之内;模拟流速与实测流速误差在30%之内;模拟水噪声在4500~8000Hz之间与实测结果声压级误差在6.5db之间,数值模拟结果与物理模型试验结果较为吻合,说明采用该数学模型模拟低水头情况下宽顶堰消力池内水流的流态与水噪声是可行的。得到了各水力要素及水噪声随流量、消力池长度及尾坎高度变化的规律。相同尾坎高度和消力池长度情况下,上游来流量为12.5,10.3,6.9L·s~(-1)都有水跃产生,同时距上游越近,水面位置处的流速越大;相同上游来流量和消力池长度情况下,尾坎高度对水跃影响明显,同时越靠近宽顶堰位置,水面处的流速越大;相同上游来流量和尾坎高度情况下,消力池长度对水跃影响也比较明显。同时发现水流噪声最大声压值都出现在消力池尾坎附近。
关键词：
消力池 水流噪声 声压 频谱 数值模拟
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
杨程 吕岁菊 李春光 景何仿
【目的】以黄河沙坡头连续弯道段的水流运动为研究对象,研究非结构网格在天然河道数值模拟中的应用。【方法】建立三维紊流数学模型,采用有限体积法离散模型方程,利用SIMPLEC算法求解离散后的方程组。用非结构网格剖分研究区域,用等距分层法进行垂向分层,研究弯道水流表层、中层及底层平面流场和连续弯道典型断面处的纵向流速及环流分布,并对比分析横断面纵向流速的计算值与实测值。【结果】横断面纵向流速的计算值与实测值吻合较好。弯道水流底层到表层流速逐渐增大,在流速变化较大的地方出现了主流与深泓线分离的现象。弯道横向环流明
[期刊] 上海海洋大学学报
[作者]
王聪 林军 陈丕茂 章守宇
对大亚湾2006年和2007年的风场资料进行分析,数值模拟年平均风场作用下大亚湾的余流场,采用保守物质输运扩散法研究大亚湾的水交换能力。把大亚湾分成7个子区域,计算整个海湾和各子区域的水体更新时间,比较了各子区域水交换能力的强弱。大亚湾水交换能力总体为:南部优于北部,东部优于西部;年平均风场大大加速了大亚湾的水交换速率,全湾平均水体更新时间由仅考虑潮流作用时的82.5 d降低为26.0 d;风场作用下的表、底层环流差异较大,表层水交换能力略高于底层。
关键词：
大亚湾 水交换 风场 数值模拟
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