【摘要】：近年來,由于人口增加,對水產(chǎn)品需求增大,使得近海水產(chǎn)資源日趨枯竭。再加上過度捕撈以及不合理的開發(fā)等因素影響,近海海洋生態(tài)環(huán)境逐漸惡化,養(yǎng)殖區(qū)環(huán)境污染和病害問題日趨突出,導致養(yǎng)殖魚類品質(zhì)下降,死亡率不斷提高。為此,將網(wǎng)箱養(yǎng)殖業(yè)從內(nèi)灣、近海轉(zhuǎn)向外�；蛏詈�,尋求優(yōu)越的養(yǎng)殖環(huán)境和高質(zhì)量的養(yǎng)殖產(chǎn)品已成為網(wǎng)箱養(yǎng)殖發(fā)展的必然趨勢。深水養(yǎng)殖網(wǎng)箱由此應運而生,作為深水養(yǎng)殖網(wǎng)箱的重要組成部分,網(wǎng)衣是整個網(wǎng)箱系統(tǒng)中最為關鍵的部件之一,不僅可以為養(yǎng)殖魚類提供生長空間,還可以防止魚類逃逸和敵害侵襲。網(wǎng)衣柔軟的特點使得網(wǎng)衣在外荷載作用下極易發(fā)生運動變形,在流速較大時會加大網(wǎng)箱的容積損失,從而影響到養(yǎng)殖魚類的正常生長。因此,研究網(wǎng)衣在水流作用下的運動變形和整體受力,對于深入了解網(wǎng)箱的耐流特征以及為網(wǎng)箱設置區(qū)域的選擇、材料的選擇作為參考具有重要的現(xiàn)實意義。在深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖過程中,箱內(nèi)水體的流動與魚類生長密切相關,箱內(nèi)水體的流速大小決定了網(wǎng)箱內(nèi)部水體的交換速度,對箱內(nèi)水質(zhì)環(huán)境影響顯著,因此網(wǎng)衣的減流作用研究備受關注。本文應用SPH方法和集中質(zhì)量方法的基本原理,采用Fortran語言自編程序,利用數(shù)值模擬的方法對網(wǎng)衣與不同流速水流相互作用的水動力特征進行系統(tǒng)研究,以期得到計算機模擬結(jié)果與試驗值比較。結(jié)果表明:在三維水槽中水流與網(wǎng)衣相互作用的數(shù)值模擬中,其中網(wǎng)衣周圍流場測點流速值與試驗值誤差在10%左右,網(wǎng)衣整體受力數(shù)值模擬值與實驗值誤差不到3%。網(wǎng)衣的變形形態(tài)雖然沒有試驗結(jié)果對照,但是同樣編寫入本文中。研究論文共有五部分組成:第一部分為緒論,主要介紹論文研究背景、國內(nèi)外關于水流作用下網(wǎng)衣水動力特征研究進展。第二部分對SPH方法的基本思想、基本理論進行介紹。第三部分對兩平行板內(nèi)二維均勻流(Poiseuille流)進行數(shù)值模擬,通過與級數(shù)解比較,得出采用SPH方法對二維均勻流進行數(shù)值模擬的可行性、精確性等特點。第四部分對水槽中三維均勻流采用兩種SPH數(shù)值模擬方法,結(jié)果比較得知施加空間體力的SPH方法更加符合實際水槽造流過程。第五部分為基于SPH方法的平面網(wǎng)衣與水流相互作用的數(shù)值模擬,研究并展示了平面網(wǎng)衣周圍流場形態(tài)、網(wǎng)衣受力大小以及網(wǎng)衣各時刻變形形態(tài),并將模擬得到的各部分結(jié)果與試驗值比較,分析了誤差的原因。附錄部分對上述研究內(nèi)容編寫的程序進行公開,一些關鍵技術的解決是通過編寫相關程序完成,此程序公開的目的是為后面的研究人員繼續(xù)研究相關課題作參考。文章最后對本文取得的主要研究成果進行了總結(jié),同時對今后平面網(wǎng)衣、圓形網(wǎng)衣、網(wǎng)箱等的水動力特征研究進行了展望。
【學位授予單位】：大連海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S955.9
【圖文】：

2 SPH 方法基本理論樣可以實現(xiàn)不可入條件和無滑移條件。該方法守恒性較好，精度較高。但自身的缺陷，除非采用很小的時間步長，否則這樣處理的流體粒子會穿越邊了防止流體粒子穿越邊界，需在邊界線上布置粒子，對內(nèi)部粒子提供壓力流體粒子穿越邊界。但如果額外采用排斥力型的邊界粒子，會破壞粒子的恒性。固邊界的鏡像方法如圖 2-1 所示，圖中下標 mir 的粒子au 為鏡像粒

基于 SPH 方法的平面網(wǎng)衣與水流相互作用數(shù)值模擬研究2 2( ) ( )ij i j i jr x x y y（x，y 為粒子坐標，j=1,2,···，N，N 為粒子 i 支持域內(nèi)的粒子總數(shù)。支持域半徑 h要小，則粒子 j 為粒子 i 支持域內(nèi)的粒子�？紤]，則粒子 i 也在粒子 j 支持域內(nèi)，這樣粒子 i 與粒子 j 構成一對相索粒子的復雜度為2O ( N )，由于在每一個時間步內(nèi)都要對每個么將要花費很大的時間在搜索粒子上面，所以這種方法只在模的情況下適用，當粒子數(shù)量很大時不宜采用該方法。

【參考文獻】

相關期刊論文 前4條

1 桂福坤;李玉成;趙云鵬;董國海;;A Model for the Calculation of Velocity Reduction Behind A Plane Fishing Net[J];China Ocean Engineering;2006年04期

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相關碩士學位論文 前2條

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本文編號：2727666