【摘要】：由于過(guò)度捕撈和環(huán)境污染,海洋漁業(yè)資源面臨枯竭,海洋環(huán)境迫切需要修復(fù)和保護(hù)。人工魚(yú)礁是用來(lái)修復(fù)海洋環(huán)境、增殖海洋漁業(yè)資源的一種人工構(gòu)造物,其中浮魚(yú)礁主要用于誘集和保護(hù)中上層魚(yú)類,投放受底質(zhì)條件限制較小,尤其在淤泥底質(zhì)的海域具有良好的適應(yīng)性。浮魚(yú)礁主體結(jié)構(gòu)處于中上層位置,受波浪等動(dòng)力環(huán)境影響較大,魚(yú)礁的結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性是設(shè)計(jì)和投放中需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。本文主要采用物理模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究箱式浮魚(yú)礁在波浪作用下的水動(dòng)力特性。首先,基于變尺度相似準(zhǔn)則制作模型浮魚(yú)礁,利用CCD圖像追蹤技術(shù)研究模型浮魚(yú)礁在不同波高下的運(yùn)動(dòng)情況。然后,采用集中質(zhì)量點(diǎn)法、有限單元法和剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)原理建立數(shù)學(xué)模型,1:1模擬比較模型浮魚(yú)礁的運(yùn)動(dòng)情況。結(jié)果表明,在數(shù)值模擬與物理試驗(yàn)中,浮魚(yú)礁的水平負(fù)向運(yùn)動(dòng)距離誤差為13.95%,正向運(yùn)動(dòng)距離誤差為2.42%,運(yùn)動(dòng)距離總誤差為8.08%,說(shuō)明本文建立的數(shù)值模型能較好地模擬浮魚(yú)礁在波浪作用下的運(yùn)動(dòng)情況。最后,利用該數(shù)值模型研究原型浮魚(yú)礁在波浪作用下的水動(dòng)力特性。結(jié)果表明,當(dāng)入水深度一定時(shí),浮魚(yú)礁的水平最大偏移、最大偏轉(zhuǎn)角度、網(wǎng)衣和錨繩受力隨著波高增加而增加,當(dāng)波高為1 m時(shí),浮魚(yú)礁幾乎處于靜止?fàn)顟B(tài);波高變化對(duì)浮魚(yú)礁箱體最大偏轉(zhuǎn)角度沒(méi)有影響,箱體不發(fā)生偏轉(zhuǎn)會(huì)而是向前方和下方運(yùn)動(dòng);波高變化對(duì)浮魚(yú)礁系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在錨繩受力上,且四根錨繩受力大小不同。波高一定時(shí),浮魚(yú)礁的水平最大偏移、最大偏轉(zhuǎn)角度、網(wǎng)衣和錨繩受力隨著入水深度增加而減小,當(dāng)入水深度達(dá)到兩倍波高時(shí),浮魚(yú)礁運(yùn)動(dòng)趨于靜止,此入水深度可作為浮魚(yú)礁投放的臨界值。本文研究了波浪作用下浮魚(yú)礁水平最大偏移、箱體偏轉(zhuǎn)角度、網(wǎng)衣和錨繩受力情況,研究結(jié)果可以為浮魚(yú)礁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安全性評(píng)估以及實(shí)際投放提供理論依據(jù)和參考。然而,實(shí)際海域中浮魚(yú)礁會(huì)受到波浪和水流的共同作用,關(guān)于水流對(duì)浮魚(yú)礁水動(dòng)力特性的影響有待進(jìn)一步系統(tǒng)深入的研究。
【圖文】：

1.2.2 浮魚(yú)礁研究現(xiàn)狀日本對(duì)浮魚(yú)礁的研究處于世界領(lǐng)先地位，對(duì)浮魚(yú)礁的建設(shè)已形成標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)�；贫然�，擁有適用于大水深和全水層的浮魚(yú)礁，且已投入應(yīng)用，并取得了很好的效果如：礁體位置為海面的表層浮魚(yú)礁，礁體位置為海面以下 20 m 的中層浮魚(yú)礁，整高度 90 m 左右、應(yīng)用于大水深海域的深海浮魚(yú)礁，其中產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)成品有 A1 和 A等大型浮魚(yú)礁[32]。

2 變尺度的網(wǎng)衣重力相似準(zhǔn)則網(wǎng)衣模型與實(shí)物之間要遵循剛度相似準(zhǔn)則、幾何相似準(zhǔn)則、動(dòng)力相似似準(zhǔn)則、重量相似準(zhǔn)則。前文提到，網(wǎng)衣若只遵循幾何相似準(zhǔn)則進(jìn)行和網(wǎng)目大小同步縮放會(huì)影響模型附近的流態(tài)，進(jìn)而影響試驗(yàn)結(jié)果。為加準(zhǔn)確，本文在網(wǎng)衣模型設(shè)計(jì)中采用了變尺度重力相似準(zhǔn)則的方法。作用下受力可以將網(wǎng)衣目腳視為細(xì)圓柱體，，利用莫里森方程進(jìn)行計(jì)算大小的主要因素是網(wǎng)目與水流的垂直投影面積，因此網(wǎng)衣在滿足動(dòng)力下，改變網(wǎng)衣直徑和網(wǎng)目大小的幾何相似比尺是可行的。本文中定義浮魚(yú)礁實(shí)物的大比尺為 λ 小比尺為 λ'，根據(jù)重力相似準(zhǔn)則，網(wǎng)衣目腳的投影面積 A 的比尺為 λ2。上文提到，當(dāng)模型網(wǎng)衣重力滿足時(shí)，可采用變尺度網(wǎng)衣重力相似準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算，在計(jì)算網(wǎng)衣質(zhì)量時(shí)，在水中的填充率，計(jì)算網(wǎng)衣在水中的重力和浮力，減小網(wǎng)衣質(zhì)量修正充率和網(wǎng)衣的材質(zhì)以及加工工藝有關(guān)，對(duì)于常見(jiàn)的網(wǎng)衣，尼龍網(wǎng)的網(wǎng)，聚乙烯網(wǎng)的網(wǎng)衣填充率為 0.677。下面對(duì)一個(gè)目腳進(jìn)行分析
【學(xué)位授予單位】：浙江海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S953.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 張甬波;;日本進(jìn)行發(fā)音浮魚(yú)礁試驗(yàn)[J];國(guó)外水產(chǎn);1988年01期

2 亓浙興;;日本研制發(fā)聲浮魚(yú)礁[J];現(xiàn)代漁業(yè)信息;1988年Z1期

3 楊人偉;近年試用的浮魚(yú)礁[J];海洋漁業(yè);1982年04期

4 張健;潘昀;馮德軍;桂福坤;;框架式浮魚(yú)礁波浪水動(dòng)力特性數(shù)值模擬研究[J];漁業(yè)現(xiàn)代化;2018年02期

5 常建波;;日本建成新型浮魚(yú)礁[J];海洋漁業(yè);1985年04期

6 余求妹;馬家志;安玉;倪天濤;;浮繩式網(wǎng)箱人工浮魚(yú)礁的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)及問(wèn)題的探討[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2013年19期

7 ;科技擷零[J];漁業(yè)現(xiàn)代化;2007年05期

8 張麗珍;王江濤;胡慶松;申屠基康;;近海中上層柔性浮魚(yú)礁設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J];上海海洋大學(xué)學(xué)報(bào);2016年04期

9 盛晚霞;張麗珍;王江濤;馬迪紅;;生態(tài)型人工魚(yú)礁的設(shè)計(jì)[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2016年32期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 張健;波浪作用下人工浮魚(yú)礁水動(dòng)力特性研究[D];浙江海洋大學(xué);2019年

2 王江濤;柔性浮魚(yú)礁設(shè)計(jì)及水動(dòng)力學(xué)特性分析[D];上海海洋大學(xué);2016年

3 沈衛(wèi)星;智能化浮式聚魚(yú)裝備研發(fā)與試驗(yàn)[D];上海海洋大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2671677