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深海网箱作为现代海洋渔业拓展外海养殖空间的重要养殖装备，其布设环境一般较近海更为复杂恶劣，对于保障其安全性和稳定性提出了更高的要求。本研究针对一种单点系泊潜浮式船型桁架网箱开展了模型比尺为1︰40的波浪流水池试验，重点围绕该网箱在不同吃水深度受波浪作用的系泊受力、升沉、纵摇和横摇等水动力学特性进行了比较分析。试验结果显示，波高为7.5~12.5 cm时(原型3~5 m)，网箱漂浮状态即可以满足养殖需求，其系泊力及运动响应均较小，具备较高的安全性和稳定性；恶劣海况时，即本试验中波高为15.0和17.5 cm (原型6 m和7 m)，通过整体下潜的方式网箱具有良好的避浪性能，其中，系泊力减幅达70%以上，升沉、纵摇和横摇等运动分量减幅也达20%~60%；波流试验中，海流对网箱避浪性能存在一定的影响，但总体上仍然具有较好的避浪效果。研究结果可为单点系泊潜浮式深海网箱的安全运行与日常管理提供理论依据和数据参考。 相似文献
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波流作用下深水网箱受力及运动变形的数值模拟 总被引：2，自引：1，他引：1
基于已建立的浮架和网衣数学模型,对不同波况和流速共同作用条件下HDPE深水网箱所受的锚绳力、波流力、容积损失率以及浮架倾角进行数值计算,设计的波流要素值为:波高H=4～6 m,周期T=6.0～8.6 s,流速U=0.3～0.9 m/s.结果表明,网箱锚绳受力、波流力和容积损失率均与波高和流速成正比,与周期的关系不明显,且网箱系统所受的波流力约为网箱迎浪侧两根锚绳受力的合力.在波高H=4～6 m、流速U=0.75 m/s时,网箱容积损失率达到47%～56%,网箱变形较为严重,为此建议网箱养殖区域应选择流速小于0.75 m/s的海区较为适宜.周期对网箱容积损失率的影响很小,对浮架倾角的影响较为明显,波高和流速不变时,随着周期的增大,浮架倾角会有所减小.本研究旨在探讨波浪流对深水网箱受力及运动变形的影响,为高海况网箱养殖的风险评估提供参考依据. 相似文献
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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大于水平方向。 相似文献
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本文针对常见的重力式、碟形和拟碟形网箱在不同下潜深度状态下的锚绳受力特性进行了试验研究.结果表明:重力式网箱的配重形式及下潜形式对网箱的受力具有重要影响.在纯流条件下,重力式网箱采用沉降圈及单管灌水的下潜方式实现下潜时,锚绳受力不但没有衰减,反而呈现较大幅度的增加;在波浪条件下也较其它网箱更为不利.因此从受力的角度来看,实际应用中不宜采用这一配重形式及下潜方式.总体上,碟形网箱及拟碟形网箱在相同条件下的锚绳受力大于重力式网箱,拟碟形则大于碟形网箱的锚绳受力.在综合比较网箱价格和性能的前提下,作者认为选用重力式网箱将更符合实际. 相似文献
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为保证钢质养殖平台在远海恶劣海况下的安全性,对养殖平台锚泊方案进行风、浪、流水池模型试验论证。根据模型试验的相似准则,采用养殖平台与模型几何相似、水池流体动力相似、非定常流动相似、模型缆绳与实体满足弹性相似的条件。通过试验,测出在不同大小和方向的风、浪、流作用下每根缆绳的受力值,以及养殖平台模型的运动状态、位移和方向。结果显示:在横风、横浪和横流(均为90°)工况下,缆绳受力最大,最大值为114.96 k N,垂荡和橫摇运动量最大,垂荡最大值7.99 m,橫摇最大值12.25°;在斜风、斜浪和斜流(均为45°)工况下,纵摇运动量最大,最大值为8.4 m;波浪越高,缆绳受力也越大,养殖平台运动量也变大。研究表明:与船级社指南对比,在各个工况下,该养殖平台锚泊方案符合船级社系泊指南要求。 相似文献
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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。 相似文献
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高密度聚乙烯圆形网箱锚绳受力实测研究 总被引：2，自引：0，他引：2
选择广东省湛江市深水网箱养殖基地作为实测地点.通过实测试验测量深水网箱在实际海流条件下的锚绳受力状况,给出了单个网箱和组合网箱分别在3种不同网衣方案情况下的锚绳受力结果,旨在为深水网箱的设计及其锚泊系统的优化提供重要参考数据.结果表明,锚绳力随流速的增大而增大,锚绳受力与流速具有一定的正比关系;在3种不同网衣方案条件下,小网目网衣方案(网目40 mm)的锚绳受力最大,单个网箱的锚绳力峰值和锚绳合力分别为3.73 kN和5.01 kN,组合网箱的锚绳力峰值和锚绳合力分别为5.67 kN和20.83 kN;单纯浮架受力在整体网箱的受力中所占比重较小.结论认为,鉴于实际海况下网箱同侧各道锚绳的受力差异较大,在评价锚绳的安全性能时,应取各道锚绳受力峰值中的最大值作为单锚绳的允许受力值. 相似文献
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《南方水产科学》2021,(4)
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。 相似文献
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波浪作用下箱网式浮鱼礁水动力特性研究 总被引：1，自引：1，他引：0
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。 相似文献
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Large fish farms that include multiple-cages are becoming common in the aquaculture industry. Selecting an appropriate mooring structure and arrangement of cages is necessary to avoid fish cage and mooring grid system failures. A numerical model based on the lumped mass method and the principle of rigid body kinematics is developed to predict the hydrodynamic response of a fish cage and mooring grid system to regular waves. To validate the numerical model, a series of experiments is conducted. The numerical results of this model correspond with those obtained from experimental observations. Then, two cage arrangements are investigated, and the effect of the wave direction is analyzed. The results show that when the wave incident angle is 0°, the maximum tension forces on the anchor lines of the two cage arrangements are close to each other. There is not a significant difference between the effective fish cage volumes of the two cage arrangements. However, if one anchor line is broken, the two cage arrangements have different degrees of risk of having the cage structures swept away. When the propagation direction of the incident wave changes, the tension forces on the anchor lines also change due to different transfer load paths. 相似文献
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Recent variations in marine environments have increased the risk of aquaculture accidents at sea. This risk can be reduced by installing fish cages at the desired depth, based on environmental conditions such as wave height, the vertical profiles of water temperature, algal concentration, and dissolved oxygen concentration. Most submergible fish cages can be located at only two depths: the sea surface and a submerged depth. In the present study, a fish cage installed at various depths, i.e., a controllable depth cage (CDC), is proposed for avoiding undesirable environments. A water tank experiment is conducted to measure the drag of the cage and the static deformation of the mooring system using a scale model of the actual cage. Then, a simple numerical model based on the balance of forces on each component is developed to analyze the position and the attitude of the cage and the mooring tension of the system. The numerical model is verified by comparing the experimental and numerical results. The outcome showed that the cage and floats moved downstream at an increasing velocity. The results of the numerical simulation supported those of the water tank experiment. However, the simulated vertical positions of a cage and floats were higher compared with experimental results. Additionally, the inclination of angle increased alongside increasing velocity in the numerical simulation, whereas a complex variation was observed in the experiment. This happened because of underestimating the drag on the mooring rope in lower water current velocities; additionally, cage lift was not considered in the numerical model. Despite these discrepancies, the tension of each mooring rope was well predicted because of the dominant tension of the horizontal component. In future studies, the balance of forces on the rope should be predicted more precisely, and variations in cage drag and inclination angle should be included in the numerical model. Additionally, the effect of waves should be considered alongside water currents to ensure the safety of the CDC. 相似文献
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波浪作用下一种鲆鲽类方形网箱水动力特性数值模拟研究 总被引：1，自引：0，他引：1
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8.8%和9.3%;网衣高度由20 cm增至30 cm后,锚绳受力平均增加15%,同时网衣的增高导致对浮架和底框的牵制作用加大,使得浮架和底框的运动幅度有所减小,降幅不超过10%。在以上研究结果的基础上,为鲆鲽类网箱的设计与优化提供了参考建议。 相似文献
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漂浮状态下重力式及碟形网箱锚绳受力特性的比较 总被引：10，自引：1，他引：9
深水网箱养殖是海洋牧场建设的重要手段之一,在其发展及应用过程中出现了多种结构形式,其中以重力式和碟形深水网箱应用最为普遍,国内外关于网箱的水动力特性已进行了不少研究,但结果存在较大差异。Colboume等曾对多种配重形式和锚碇形式的重力式网箱的水动力特性及运动特性进行试验, 相似文献
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圆柱形网箱锚绳受力特性的数值模拟 总被引：4，自引：0，他引：4
根据动力学原理,研究在水流作用下圆柱形网箱锚绳的受力特性,导出锚绳形状和张力的一阶微分方程组,并利用四阶Runge-Kutta计算法,结合Matlab工具,对圆柱形网箱的系泊锚绳,在水流速度、水流冲角、水深和锚绳长度等参数下的空间位置及张力变化进行数值求解和仿真模拟。模拟结果显示,在给定的初始条件下,锚绳长度对锚绳的空间位置影响最显著,水流冲角对锚绳张力的影响最大,水深对形状和张力的影响最不明显;锚绳张力随长度的增加而减小,随水流冲角、流速的增加而增加。 相似文献
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深远海网箱养殖是一种新型水产养殖模式,具有技术先进、环境友好和成鱼品质高等优点,因此,它对推进水产养殖绿色发展战略意义重大。本文在介绍中国普通网箱和深水网箱、国外深远海网箱发展简况的基础上,重点概述2017年前后中国深远海网箱发展现状及其研究进展,并对今后的发展方向加以展望。2017年前,我国深远海网箱处于起步阶段,开发了特力夫~(TM)超大型深海养殖网箱等近10种深远海网箱。2017年后,我国深远海网箱进入快速发展期,开发应用了"深蓝1号"全潜式深海渔场等一系列深远海网箱,引领了深远海网箱的现代化建设。迄今为止,我国主要开展了深远海网箱的定义、专利、结构、绳网材料及其配套智能装备等研究,部分成果已得到应用。为适应水产养殖绿色发展要求,今后我国深远海网箱将朝着离岸化、大型化和智能化等方向发展。虽然我国深远海网箱养殖业取得了长足进展,但与挪威等国外先进技术相比,我们还存在巨大的差距。我国深远海网箱养殖业前景广阔,但相关工作任重道远。 相似文献