浅海浮绳式围网养殖设施的波浪水动力特性研究

摘要

随着我国海洋渔业资源的衰退以及人口的不断增长，人们对海洋渔业产品的需求变得更为迫切，发展浅海浮绳式围网养殖是我国充分利用浅海资源的有效途径之一。大型浮绳式围网养殖设施作为一种海上新型养殖装备，其抗风浪能力是首要解决的问题，因而对围网设施的水动力特性研究就尤为重要。
　　本文以浮绳式围网设施中的局部网衣结构作为研究对象，依据正弦波理论和莫里森方法分析了局部网衣结构在垂直方向上的受力情况以及水平方向上的波浪力，并利用网面等效法和集中质量法对局部网衣结构进行了仿真模拟，最后依据目标海域的水文条件以及所得的理论分析结果设计得一个周长为280m的大型浮绳式围网养殖设施，并在目标海域进行了抗风浪性能测试，获得以下研究成果：
　　本文对不同工况下网衣波浪力的理论计算结果和仿真模拟结果进行了比较，同时比较分析了网衣垂直波浪力极大值的理论计算结果与数值计算结果。结果表明理论计算结果与数值模拟结果存在着一定的误差，但总体上两者基本吻合，并且网衣所受波浪力呈正弦规律变化,变化规律与波浪周期同步；局部网衣结构垂直波浪力的极大值随波浪波高的增加而增大。
　　在相同的波浪周期工况下，网衣结构上的垂直波浪力和水平波浪力极大值随着波高的增大而增大，基本上呈曲线增长。而在相同的波浪波高工况下，网衣结构上的水平波浪力极大值随着波浪周期的增加而增大；而垂直波浪力极大值呈反向变化，随着波浪周期的增大而减小，而且两者变化基本上呈直线型。经两组数据对比，结果表明波浪波高是影响网衣结构受力的主要因素。
　　在波浪工况相同的情况下，比较了网衣水平波浪力和垂直波浪力，结果表明网衣承受的水平波浪力大于垂直波浪力，并且其差值随着波高的增加而增大。
　　通过比较局部网衣结构各部件的受力情况，结果显示浮子浮力和垂直波浪力是局部网衣结构整体受力的重要组成部分，浮子体积大小将影响围网养殖设施整体受力，因而浮子体积大小是设计具有较强抗风浪性能的围网养殖设施的一个重要参数。
　　最后本文依据敷设海域的实际水文条件以及本文所得的分析结果，构件了一个大型浮绳式围网养殖设施，敷设于测试海域，并顺利完成海上抗风浪性能测试。结果表明围网设施整体结构设计的合理性，本文对网衣水动力特性的分析在围网设施浮绳框架系统、贴底系统和系泊系统的设计中具有一定的参考价值。

目录

声明

1绪论

1.1引言

1.2常见浅海围网设施的基本型式和结构

1.3国内外浅海围网养殖发展概况

1.4国内外海水养殖设施波浪水动力特性研究进展

1.5本文主要研究内容

2围网养殖设施水动力分析的基本计算理论

2.1线性波理论

2.2围网设施波浪力概述

2.3 Morison公式在围网设施构件水动力计算方面的应用

2.4 Morison公式的基本假设

2.5公式中水动力系数的确定

2.6本章小结

3围网设施各构件的波浪水动力计算方法

3.1浮绳式围网养殖设施结构介绍

3.2波浪作用下局部网衣结构的受力解析

3.3局部网衣结构水平波浪力分析

3.4局部网衣结构的垂直波浪力分析

3.5本章小结

4局部网衣结构的理论计算与仿真模拟

4.1局部网衣结构的数值模拟

4.2网衣受力结果的比较和分析

4.3波浪周期和波高对网衣结构受力的影响

4.4局部网衣结构各构件受力结果的比较和分析

4.5本章小结

5围网养殖设施设计制作以及海上测试

5.1围网设施敷设海域地貌及水文信息采集

5.2围网养殖设施的设计和制作

5.3围网设施海上敷设和抗风浪性能测试

5.4本章小结

6总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

参考文献

在学研究成果

致谢