伴隨全球經(jīng)濟的加速發(fā)展,人民生活水平的改善,全社會對水產(chǎn)品的需求量呈幾何速度增加,傳統(tǒng)網(wǎng)箱養(yǎng)殖的水產(chǎn)品產(chǎn)量已經(jīng)供不應求,深海網(wǎng)箱養(yǎng)殖的大力發(fā)展成功的解決了這一供需矛盾。深海網(wǎng)箱的浮架系統(tǒng)不單要抵御風、浪、流的作用,還要提供網(wǎng)箱整體的大部分浮力,支撐起網(wǎng)衣系統(tǒng)來提供有效的養(yǎng)殖空間。尤其對于金屬網(wǎng)衣網(wǎng)箱,浮架結構的強度和穩(wěn)定性更為重要,可以說浮架系統(tǒng)的安全可靠是網(wǎng)箱養(yǎng)殖成功的關鍵。本文以金屬網(wǎng)衣網(wǎng)箱的浮架為研究對象,利用ANSYS軟件,建立了浮架錨繩系統(tǒng)在水流的作用下的單向流固耦合模型。對在不同流速的水流作用下浮架系統(tǒng)的受力、變形、位移,錨繩的受力、伸長進行數(shù)值分析。并通過理論驗證,證明利用ANSYS FLUENT分析浮架在水流作用下的流固耦合模擬的正確性,為進一步研究網(wǎng)箱系統(tǒng)在波流共同作用下的流固耦合研究打下基礎。國內(nèi)對金屬網(wǎng)箱的研究起步較晚,多數(shù)集中在尼龍、纖維網(wǎng)箱的研究上,對金屬網(wǎng)衣網(wǎng)箱浮架進行數(shù)值模擬的研究較少,且多數(shù)把浮架假設為剛體,只研究浮架的運動和位移,沒有考慮到浮架的受力變形。深海金屬網(wǎng)箱投產(chǎn)后所處的海洋環(huán)境十分復雜,受風浪、洋流的共同作用,可能出現(xiàn)各種破壞形態(tài),所以研究浮架的受力變形十分有意義。本文利用數(shù)值模擬軟件進行的浮架錨繩系統(tǒng)在水流作用下的單向流固耦合研究十分貼近浮架使用的實際情況,意義重大。本論文對浮架錨繩系統(tǒng)在水流作用下流固耦合數(shù)值模擬的研究內(nèi)容共分為四個部分,第一部分:緒論部分主要是研究對象所處的背景以及研究的意義,國內(nèi)外對金屬網(wǎng)箱的研究進展等;第二部分:浮架錨繩系統(tǒng)在水流作用下的數(shù)值模擬理論基礎以及理論驗證;第三部分:利用ANSYS FLUENT軟件并結合CAD建模軟件建立了簡化的四點錨碇單浮管的模型,進行浮架錨繩系統(tǒng)在水流作用下的流固耦合數(shù)值模擬。第四部分:結果分析。對比在五種流速水流的作用下浮管的受力、變形、位移,分析不同流速下錨繩受力、變形的變化規(guī)律。第五部分:對本文的研究內(nèi)容與結論進行總結,探討浮架錨繩系統(tǒng)的流固耦合模擬的實際意義。深水金屬網(wǎng)箱的發(fā)展,對以環(huán)境保護為基礎的高效水產(chǎn)生態(tài)養(yǎng)殖,走可持續(xù)發(fā)展的海洋漁業(yè)道路意義非凡。所以,在經(jīng)濟發(fā)展的新時期,我們要大力發(fā)展應用新技術、新材料,做好深海網(wǎng)箱的研究,配合好國家海洋牧場戰(zhàn)略。
【學位單位】：大連海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S969
【部分圖文】：

魚類病害爆發(fā)，尤其是沿岸海灣養(yǎng)殖區(qū)域，由于水體得不到交換導致問題尤為嚴重，發(fā)生的赤潮問題嚴重影響了經(jīng)濟效益。近岸傳統(tǒng)網(wǎng)箱養(yǎng)殖的弊端在發(fā)展中顯露無疑，有以下幾點：1）傳統(tǒng)木質(zhì)小網(wǎng)箱結構穩(wěn)定性差，抵御波浪、水流、大風的能力差，空間較小，而且遇到稍大的風浪，網(wǎng)衣變形嚴重影響魚類生存，并且容易造成結構失壞，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟損失。2）由于傳統(tǒng)木質(zhì)小網(wǎng)箱的結構特點，只能在近海、港灣養(yǎng)殖，近岸水流交換緩慢，水體得不到稀釋，常年累積魚類糞便、浪費的餌料造成了的水體污染[2]。3）水質(zhì)下降影響了水產(chǎn)品的質(zhì)量，魚類病害的爆發(fā)造成了直接的經(jīng)濟，也使水質(zhì)污染進入了惡性循環(huán)。4)傳統(tǒng)木質(zhì)小網(wǎng)箱的發(fā)展缺乏有效的監(jiān)管機制，無發(fā)展既影響周圍環(huán)境的和諧，也影響到了行船航線。諸多的弊端預示著傳統(tǒng)木質(zhì)小網(wǎng)定將被淘汰。

圖 1-2 PE 圓形重力式網(wǎng)箱Fig.1-2 PE circular gravity cage著網(wǎng)箱養(yǎng)殖技術的不斷探索，集合新材質(zhì)、新的編織工藝等于一體的深水金世，深水金屬網(wǎng)箱以其優(yōu)秀的性能逐漸取代傳統(tǒng)網(wǎng)箱。深水金屬網(wǎng)箱已經(jīng)在十年的實踐考驗，展現(xiàn)出優(yōu)秀的抗風浪新能和抗水流性能。我國遼寧省、浙均已引入深水抗風浪金屬網(wǎng)箱進行試驗生產(chǎn)，效果良好，并取得了良好的經(jīng)濟國網(wǎng)箱養(yǎng)殖行業(yè)更新?lián)Q代發(fā)展的方向。深水抗風浪金屬網(wǎng)箱的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在抗風浪、抗洋流、抗臺風能力（可抗臺風等級≥12 級、可抗波浪波高≥5 米≤1.2m/s），結構穩(wěn)定性強。2）在較大風浪、洋流的作用下能夠保持較小的證了足夠的養(yǎng)殖空間，最大程度模擬魚類自由生長的野生環(huán)境，提高魚類的 15％。3）金屬網(wǎng)衣的抗生物附著能力強，并且容易清洗。4）抗菌、抗腐蝕能衣有著天然的抗菌特性，減少了魚類病害的發(fā)生，且在腐蝕性較強的水域，常使用壽命也能夠長達十年以上，并能夠回收再利用，充分節(jié)約成本。深水浪能力強，不需要像傳統(tǒng)木質(zhì)小網(wǎng)箱一樣連排成片的布置在一起，有效的解水質(zhì)較差的難點，也使捕撈出魚更加方便。

圖 1-3 金屬網(wǎng)箱Fig.1-3 Metal cages等國家相比，我國在深海網(wǎng)箱方面的研究相對落后，此，國家十分重視。深海網(wǎng)箱的養(yǎng)殖技術成為全球同殖網(wǎng)箱的研制”項目列為“海洋 863 計劃”[3]。想要高成本引入國外的網(wǎng)箱技術并非長久之計。從傳統(tǒng)木的發(fā)展，我們積累了一定的經(jīng)驗，為金屬網(wǎng)箱的發(fā)展奠的寶藏，為了開發(fā)好天然的海上糧倉，在深水網(wǎng)箱方。所以，對金屬網(wǎng)箱進行深入的水動力特性研究十分水金屬網(wǎng)箱發(fā)展概況已有 150 多年的歷史，根據(jù)文獻記載[4]，柬埔寨是最一些國家，如挪威、日本、加拿大等網(wǎng)箱養(yǎng)殖發(fā)展起，發(fā)展到現(xiàn)在，網(wǎng)箱養(yǎng)殖技術始終保持國際領先水平近十幾年，技術探索仍處于摸索階段，還需要借鑒大

【參考文獻】

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本文編號：2827092