深水重力式網(wǎng)箱浮架的流固耦合研究.pdf

1、隨著世界人口的不斷增長，人們對水產(chǎn)品的需求快速增加，而且海岸線附近的人類活動日益頻繁，使得淺水養(yǎng)殖變得非常困難，再加上淺水養(yǎng)殖過程中帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染，所以迫使水產(chǎn)養(yǎng)殖不得不延伸到深海進行。這主要因為深水區(qū)域的人類活動較少，而且那里有較高質(zhì)量的海水，有利于魚類生長，另外深水對于網(wǎng)箱的殘渣也有較高的處理能力。作為一種重要的深水養(yǎng)殖工具，深水網(wǎng)箱正在越來越多的被投入到實際生產(chǎn)中，目前應(yīng)用較為廣泛的是深水重力式網(wǎng)箱。浮架作為重力式網(wǎng)箱的主要

2、受力構(gòu)件，不僅承受了波浪力等的作用，而且還是網(wǎng)箱的工作平臺，它的安全直接關(guān)系到整個網(wǎng)箱系統(tǒng)的功能能否實現(xiàn)。所以，本文重點研究重力式網(wǎng)箱的浮架系統(tǒng)的水彈性響應(yīng)，即分析浮架的運動和變形的流固耦合問題。 論文包括以下幾個部分：首先，在緒論中介紹深水養(yǎng)殖網(wǎng)箱的背景以及相關(guān)學(xué)科的研究現(xiàn)狀；第二章建立浮架數(shù)學(xué)模型，根據(jù)剛體運動學(xué)原理，建立浮架的運動方程；第三章運用曲梁理論，建立了圓環(huán)的平面內(nèi)和平面外變形的控制方程；針對上面兩部分所得控制方程

3、，由于計算圓環(huán)所受波浪力采用了莫里森方程，而在莫里森方程中包括了圓環(huán)的運動，所以運動方程和變形方程就需要耦合求解，第四章便給出了計算所用到的解耦方程；在分析浮架的水彈性前，需要對所得方程的實用性進行驗證，第五章將浮架橫蕩和升沉的計算結(jié)果與物理模型實驗的測量結(jié)果進行對比，得到較好的相關(guān)性，另外還考慮在圓環(huán)上加載集中力，包括平面內(nèi)和平面外加載，通過對比商業(yè)軟件ANSYS的計算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)兩者很好的吻合，這驗證了本文計算圓環(huán)變形的控制方程；第六