网衣对波浪传播影响的数值模拟与实验验证

摘要

随着人类对渔业产品需求的不断增长，我国渔业养殖已经有了长足的发展;但由于对近海水产资源的过度捕捞与不合理开发，近海生态环境急剧恶化，渔业资源已几近枯竭，将网箱养殖由近海向离岸深水区域发展势不可挡。但离岸深水养殖却面临着更恶劣的环境考验:由于外海网箱无防波堤等建筑物的遮挡保护，在强风浪作用下，网箱往往容易遭受破坏，造成渔业的重大损失，所以研究网箱与波浪相互作用下的波浪场与网箱受力是亟需解决的问题。
　　国内外对网箱研究大多关注网箱在波浪条件下的动力响应与锚绳受力情况，往往忽略网衣对波浪传播的影响，但波浪与网衣之间的作用是相互的，网衣的阻浪效应不容忽视，所以，针对目前网衣波浪水动力特性数值研究较少的现状，本文基于CFD方法建立了数值波浪水槽，通过利用多孔介质模型模拟网衣结构，研究网衣对波浪传播及波浪形态产生的影响，计算了网衣在不同波浪条件下的受力情况，分析了网衣参数、波况参数与波浪透射系数之间的关系，并将数值模拟数据与物理模型实验结果相比较，证明了数值模型的准确性与适用性。
　　本研究共包含五个部分:第一章为绪论，简要介绍了本课题的研究现状与发展前景;第二章介绍了数值模型的建立、网衣向多孔介质模型的转化、网格划分方法与边界条件设定等，其后对数值造波与消波方法进行了说明，作者对FLUENT软件进行了二次开发，利用动网格方法，通过在计算域中设置运动边界作为造波板，模拟现实中活塞式造波机运动并对造波与消波效果进行了验证;第三章对单片网衣周围波浪场的数值模拟结果与物理试验数据的相互比较与验证，结果显示计算获得的网衣受力结果和波浪透射系数与试验结果相一致，数据表明网衣对短波长波浪的波高衰减大于长波情况，且网衣密实度的变化未对波浪传播产生明显影响;第四章对双片网衣作用下的波浪场进行了研究，结果显示网衣间距的改变并未对波浪形态及网衣受力产生明显影响;最后为研究工作的总结，阐明了本文的研究成果。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 网箱结构组成

1．3 国内外研究现状

1．4 本文研究内容

2 数值模拟方法

2．1 控制方程

2．2 自由表面追踪方法

2．3 网衣向多孔介质模型转化

2．4 数值计算方法

2．5 数值造波与消波

2．5．1 数值造波

2．5．2 推板造波

2．5．3 数值消波

2．6 数值波浪水槽的模拟与验证

2．6．1 数值波浪水槽设置

2．6．2 线性波模拟

2．6．3 有限振幅波模拟

2．6．4 消波效果检验

3 单片网衣对波浪传播影响的数值模拟与试验验证

3．1 模拟与验证算例一

3．1．1 试验布置

3．1．2 数值模型的建立

3．1．2 数值模拟的比较与验证

3．2 模拟与验证算例二

3．2．1 试验布置

3．2．2 数值模型的建立

3．2．3 数值模拟的比较与验证

3．3 本章小结

4 双片网衣对波浪传播影响的模型试验与数值验证

4．1 网衣间距l=0．25L

4．1．1 试验设计与布置

4．1．2 波浪形态

4．1．3 网衣受力

4．2 网衣间距l=0．5L

4．2．1 波浪形态

4．2．2 网衣受力

4．3 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢