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[期刊] 中国水产科学
[作者]
张健 冯德军 王萍 潘昀 桂福坤
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。
[期刊] 渔业科学进展
[作者]
崔勇 关长涛 秦升杰 公丕海 王新军
半潜式深远海养殖网箱在波浪作用下会发生变形与运动，为保证网箱结构的稳定性，需对其水动力特性进行分析。本文基于有限元法建立了波浪作用下一种半潜式网箱的数值模型，通过仿真计算求解网箱的锚绳受力与运动情况。首先，将计算机模拟值与物理水槽试验值进行比较，验证数值模型的准确性。然后，分别研究了半潜式网箱在3种压载状态下的动力响应情况，分析比较了不同波浪条件下网箱锚绳张力、垂荡、纵荡和纵摇的计算结果。结果显示，计算值与试验值基本吻合，二者的相对误差在5%左右。当波高一定时，网箱迎浪侧和背浪侧锚绳受力与波浪周期改变无明显关联；当周期一定时，两侧锚绳受力均随波高的增加而增大。网箱的垂荡、纵荡及纵摇值均与波高呈正相关，随着半潜式网箱吃水的增加，网箱的垂荡、纵荡及纵摇值基本呈减小趋势。网箱在3种压载状态下最大垂荡值和纵荡值分别为12.67 m和10.59 m，网箱在空载状态下的最大纵摇值≤15°，表明半潜式网箱结构具有较好的稳定性。研究结果可为我国深远海养殖网箱设计提供理论参考。
[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] 水产学报
[作者]
黄小华 郭根喜 胡昱 陶启友
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=4.2~7.0m)和周期(T=7.2,8.6s)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...
[期刊] 中国水产科学
[作者]
赵云鹏 陈小芳 许条建 关长涛 崔勇
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...
[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] 渔业科学进展
[作者]
刘彦 赵云鹏 董国海
为探求人工鱼礁水平波浪受力的非线性影响因素,获取更接近实际水平波浪力的数值计算方法,以校核验证鱼礁在海底的力学稳定性。本研究基于二阶Stokes波浪理论,借助无量纲化方法对计算水平波浪力的Morison方程进行非线性因素分析。以一种圆台型人工鱼礁为例,采用计算流体力学方法实施边界造波,建立求解鱼礁波浪力的三维非线性波浪数值水槽模型。依据数值计算结果,采用回归分析方法,求得鱼礁在二阶Stokes波浪作用下,正向最大受力(F_(max))与波陡(δ)最佳关系方程:F_(max)=-0.89+110.44δ,相关系数(R~2)为0.9795;最大负向受力(F_(-max))与波陡(δ)最佳关系方程:F_(-max)=-0.10-83.52δ,相关系数(R~2)为0.9899。圆台型鱼礁在本研究中给定最小与最大波陡波浪下的不漂移安全系数与不翻滚安全系数分别为3.45、2.11与7.54、3.96。研究表明,影响人工鱼礁波浪受力的主要非线性因子为波陡项,随着波陡的增加,非线性作用逐渐加强。鱼礁水平波浪力值随波浪运动做周期性正、负变化,同一时刻,其受力值随着波陡值的增加而增大;鱼礁正、负向最大波浪力与波浪波陡值分别呈正、负线性增长关系;圆台型式人工鱼礁抗滑移与抗翻滚特性较好,在大波陡波浪作用下具有良好的安全稳定性。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
牛洪涛 李治明 沈熊
提出了一种采用导光管和测量体反射镜的激光多普勒测速(LDV)新方法,成功测得了游泳机主流区的流速和速度分布,以及游泳机的速度控制特性,为检验和评价游泳机的技术性能指标提供了依据,对自由水面下的流速测量也有参考价值。
[期刊] 中国水产科学
[作者]
盛祖荫 孙龙
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
关键词：
海水养殖网箱 浮式防波堤 消浪特性
[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] 上海海洋大学学报
[作者]
张丽珍 王江涛 胡庆松 申屠基康
当前我国海洋牧场建设、栖息地改造主要通过底层鱼礁进行，从产生营养物质上升流、饵料场和产卵场及生物链的角度未充分利用整个水体空间，导致效能不能发挥到最佳。为解决这一问题，针对我国东海近海海域海况和生物特性研发了能与底层人工鱼礁协同工作的中上层浮鱼礁。从改善流场、自身体积保持等角度设计了四层网格式柔性浮式鱼礁，进行了浮力、重力及抗浪流能力的校核计算，确定了锚系技术方案及水下效果监控方法。在象山港海洋牧场进行了布放，实际效果测试表明所设计的浮鱼礁可以有效改善区域流场，在最高潮和最低潮时均可保持竖直方向的拉伸状态，最大潮流速度时倾斜角度不超过２０度，现场多批次调查及水下视频监控效果显示所研发的鱼礁能够．．．
[期刊] 水产学报
[作者]
唐振朝 陈丕茂 贾晓平
基于小振幅波和力学理论,以车叶型鱼礁为对象,对其在大亚湾不同波浪(台风、十年一遇、二十五年一遇、五十年一遇)、不同水深(6～20 m)、不同海床坡度(10-1、30-1、50-1)及附着生物等多种条件下的安全性进行了研究分析,确定了车叶型鱼礁的安全重量和大亚湾海域适于其投放的水深范围。结果表明,安全重量在深于12 m的水深范围内变化平稳,而在较浅的水深特别是在波浪发生破碎的前后过程大小差异明显,表现出随水深变浅先变大后变小的波动特征,二十五年一遇的波浪条件下3种坡度的安全重量最大值分别为42.4、22.4和20.3 t,对应水深为10、12和14 m。坡度对礁体安全重量的影响非常明显,坡度越小...
关键词：
人工鱼礁 礁体重量 投放水深 海床坡度
[期刊] 中国水产科学
[作者]
宋伟华 梁振林 关长涛 赵芬芳 黄六一 朱立新
运用莫里森(Morison)和库兹涅佐夫(Kuznetsov)的计算方法对方形网箱及其构件受到的水平波浪力特性进行分析,分别依据正弦波和司托克斯二阶波理论,导出相应水平波浪力的迭加计算公式,并把计算结果与两种尺寸的网箱水槽试验进行对比验证。结果显示,正弦波理论计算值与试验值平均误差分别为11 19%和13 67%,二阶波计算平均误差分别为11 03%和13 87%,表明两者计算结论的差异性和计算方法的可行性。在波长、周期、波高和水深分别为150m、10 2s、10m、40m情况下模拟计算实物网箱水平波浪力,其二阶波受力峰值范围比正弦波的要窄、波谷值曲线要平坦,两者波浪力计算相差达8 70%,并...
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
韩林峰 王平义 刘晓菲
受三峡蓄水的影响，长江中下游水文生态系统发生明显变化，导致四大家鱼产卵适宜度下降以及像中华鲟这类生殖洄游性鱼类鱼卵孵化率降低。建设人工鱼礁是缓解长江渔业资源衰退、保护长江物种多样性、保持长江渔业可持续发展的一项重要措施。基于水槽模型实验，以透空正六面体型人工鱼礁为研究对象，将鱼礁块体与护岸相结合铺设在河道岸坡上，构成鱼礁型生态护岸。通过对鱼礁型护岸周围水面线及水流流速等水力特性进行测量分析，得到了鱼礁型护岸的鱼类产卵场水力因子。结果表明：在长江中下游河道两岸铺设透空型人工鱼礁其周围水流流速可维持在０．８４～１ ｍ／ｓ之间，处于四大家鱼产卵繁殖最适宜的流速范围内；且由于鱼礁的存在，使岸坡附近水流．．．
[期刊] 中国水产科学
[作者]
刘志强 万荣 胡夫祥 叶旭昌 周成 刘志良 张元锐
定量仔稚鱼采样网的使用有利于评估渔业资源补充量和群体数量的动态变化,为进一步提升渔业资源的可持续利用提供决策依据。为掌握采样网用沉降板水动力特性,本研究利用水槽模型实验探究仔稚鱼采样网用台字形沉降板在不同倾斜姿态下(内、外、前、后)的水动力性能变化,并利用OpenFOAM的数值模拟方法分析不同姿态下沉降板周围流场变化。结果显示:(1)不同姿态下沉力系数随倾角和冲角增大均呈先增大后减小趋势,其均在倾角5°时达到最大,内、外倾斜下最大值分别为1.75和1.77(α=25°),前、后倾斜下最大值均为1.78(α=25°);阻力系数随倾角增大逐渐减小,随冲角增大逐渐增大;沉阻比随倾角和冲角增大均呈先增大后减小趋势,内、外倾斜下分别在倾角20°和10°时最大,为3.73和3.76(α=20°),前、后倾斜下均在倾角5°时最大,分别为3.67和3.71(α=20°)。压力中心系数在不同冲角下基本保持不变, Cpc随倾角增大逐渐增大, Cpb随倾角增大基本保持不变。(2)沉降板外侧的流速随倾角增大逐渐减小;外倾状态下沉降板边界层分离点随倾角增大逐渐向翼板前缘移动;前、后倾状态下沉降板后部的流速衰减区随倾角增大逐渐增大。本研究阐明了不同倾斜状态下沉降板的水动力性能变化,为进一步合理安装和调整沉降板工作姿态提供科学依据。
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