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柔性网衣作为渔业养殖的重要组成部分,其水动力的计算分析对网箱的安全使用至关重要。基于桁架模型和多孔介质模型对柔性网衣和流场单向耦合计算的数值模拟方法进行了研究。通过code_aster软件基于桁架模型计算出网衣变形后节点坐标和网衣受力,然后将节点坐标导入OpenFOAM识别出网衣变形后的多孔介质区域,并基于多孔介质模型模拟水流作用下网衣周围的流场和计算网衣的受力。为了验证模型的正确性,将不同工况对圆形网衣的数值模拟结果与物理试验数据进行比较,包括code_aster中计算的网衣变形形状、OpenFOAM模拟的网衣周围流场以及在code_aster和OpenFOAM中计算的网衣受力。计算结果表明,圆形网衣在单纯来流下变形明显,与试验结果保持一致,证明了网衣变形和水动力单向耦合方法的准确性。 相似文献
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由于沿海区域的限制以及愈加严重的环境污染,渔业养殖正从近海走向深远海。深远海海域的海况更加恶劣,给养殖装备的设计与性能评估带来新的挑战。为解决该问题,对极端波浪与养殖装备网衣结构的相互作用开展研究。基于waves2Foam建立数值波浪水池,极端波浪模拟采用基于NewWave理论的聚焦波模型,网衣结构模拟采用多孔介质模型,并通过与Morison模型计算的网衣受力等效分析,获得多孔介质模拟网衣结构阻力系数的直接估计方法。然后将多孔介质模型嵌入waves2Foam中,开展聚焦波与网衣结构相互作用的数值模拟,同时开展水槽试验,验证数值模拟的准确性。基于数值模拟结果,系统地分析了不同网衣密实度及不同波浪参数下网衣结构的升阻力特性以及网衣结构对波浪场的扰动规律。研究表明：聚焦波波峰幅值和网衣密实度对网衣结构的升阻力影响较大,且升力峰值出现在阻力为0的时刻;网衣结构对聚焦波的时空演化特性有影响,改变了聚焦波波形。 相似文献
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为解决柔性网衣在水流作用下容易产生较大变形,不利于网箱内鱼类生长的问题,本文利用Orcaflex软件对网衣结构变形进行了数值计算分析,并将计算结果与Kristiansen等[10]的水槽试验和Cristian数值模拟结果进行比较,验证了数值计算的准确性,再利用“九点空间坐标法”计算了不同流速和配重情况下网箱体积剩余系数,定量分析了流速和配重对网衣变形的影响。结果表明：在低流速情况下,体积剩余系数可达0.997;在高流速情况下,体积剩余系数可达0.652;同时,在流速为0.3 m/s的情况下,增加40 g配重可以将网箱体积剩余系数从0.612提高到0.684,对网衣变形程度的影响高达10%。由此得出,流速是影响网衣变形的主要因素,流速越大,网衣变形情况越严重,在高速情况下,配重是改善网衣变形的重要因素。 相似文献
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大型浮绳式围拦网养殖设施作为一种海上新型养殖装备,其抗风浪能力是首要解决的问题,因而围拦网设施网衣结构的受力分析就尤为重要。依据正弦波理论和莫里森方法理论分析了围拦网设施局部网衣结构在垂直方向上的受力情况,利用网面等效法和集中质量法对局部网衣结构进行了仿真模拟,并将数值模拟结果与理论分析结果进行了对比,结果显示两者基本一致,平均误差在19%以内,其中,局部网衣结构所受的垂直波浪力随着波浪波高的增大而增大,浮子所受的浮力和垂直波浪力始终是围拦网设施垂直方向受力的主要因素。依据计算的结果,构建了大型围拦网养殖设施,顺利完成了海上抗风浪测试,结果表明围拦网设施整体结构设计的合理性,对网衣结构垂直方向上的受力分析在围拦网设施贴底系统和系泊系统的设计中具有一定的参考价值。 相似文献
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一种适用于网箱耐流特性有限元分析的网目群化方法 总被引：3，自引：0，他引：3
养殖网箱耐流特性是网箱工程设计中的重要问题之一,探求对这一问题的数值解法在近几年得到了空前的重视。但是,由于深水抗风浪网箱箱体规模大,如果在有限元分析中单纯以网衣网目脚为单元进行数值计算,其计算量相当庞大。文中介绍1种可供网箱箱体有限元分析的网目群化方法,根据保持群化前后网衣水中重量和投影面积相等以保证网箱网衣总体水动力相同的原则,将若干个真实网目群化为1个虚拟的计算网目,以达到有效减少计算单元、提高运算效率和节省运算时间的目的。通过不同群化条件下数值例的计算结果与实验值的比较,验证网目群化方法的可行性。在一般条件下,8×8群化或6×6群化能够有效实现计算精度与计算效率的兼顾。 相似文献
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鲆鲽网箱结构在海中受到水流的冲击作用会发生运动与变形,针对鲆鲽鱼特有的栖底习性,为确保网底结构的稳定有必要对其进行动力分析。为此利用有限元方法建立了流场中网箱受力和变形的数学计算模型,运用该数学模型对底框中加有支撑管结构并装配方形网目网衣的鲆鲽网箱整体位移进行了数值模拟。数值模拟结果表明,网箱的网衣部分在水流作用下形态变化比较大,网底的水平位移与垂直位移随流速的增加而增大,而网箱的底框架在不同流速条件下均能保持在水平位置,且未发生明显的倾斜。由此可见,此类鲆鲽网箱具有较好的耐流性能。 相似文献
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通过对单点系泊潜标进行动力学分析,利用集中质量法建立系统的动力学模型,编制Matlab仿真程序,通过数值模拟获取不同海流条件下,分析潜标系统的姿态。文中将一个典型潜标系统的浮球、锚链、重力锚等部件,利用集中质量法简化为节点,通过模拟真实环境中的海流流速在垂直方向的分布,设计1～5 m/s的流速剖面分布。将节点的物理参数和海流参数代入仿真程序中,得到各节点的姿态、节点间张力以及重力锚与海底摩擦力等数据。分析仿真结果,海流流速与节点的偏降、节点间的张力以及重力锚与海底的摩擦力成正比,仿真结果与实际情况相符。文中设计的建模方法和仿真程序可以为单点系泊潜标的总体设计、姿态估算、锚系配置提供工程参考。 相似文献
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在中国海洋渔业中,网衣清洗机器人对网箱养殖有害物附着的清洗具有重要作用。为了提高网衣清洗机器人在海流干扰下工作的稳定性,本文根据网衣清洗机器人的工作特点,提出了采用串级-前馈比例积分微分(PID)控制方法对海流干扰下的网衣清洗机器人进行控制,通过仿真实验证明该方法是可行的。为进一步提高控制效果,在串级-前馈PID控制的基础上加入模糊控制,仿真结果表明,改进后的控制器一定程度上减少了网衣清洗机器人运动稳定时间和超调量。 相似文献
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海冰动力学的混合拉格朗日-欧拉数值方法 总被引：2，自引：1，他引：1
综合考虑欧拉坐标下有限差分法(FDM)在海冰动力学计算中的效率,以及拉格朗日坐标下光滑质点流体动力学方法(SPH)对海冰流变行为的精确模拟,本文发展了一种海冰动力学的混合拉格朗日-欧拉(HLE)数值方法。该方法首先在拉格朗日坐标下将海冰离散为若干个具有厚度、密集度的海冰质点,并由这些海冰质点通过Gauss函数对欧拉网格上的海冰参量进行积分插值;然后,在欧拉坐标下对海冰动量方程进行差分计算以确定各网格节点的海冰速度,并由此采用Gauss函数积分插值出拉格朗日坐标下各海冰质点的速度分布;最后,通过对海冰质点运动和分布的计算,确定出各海冰质点的位置、厚度和密集度等参量。采用该HLE方法对规则区域内的海冰堆积过程和涡动风场作用下的海冰动力演化趋势进行了数值试验;最后,采用该HLE方法对渤海海冰的动力过程进行了72h数值模拟,其计算结果与卫星遥感图像和现场观测资料吻合较好。以上计算结果均表明该HLE方法在海冰动力学数值模拟中具有较高的计算效率和模拟精度,可用于海冰动力过程的数值模拟。 相似文献
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水流作用下渔网养殖空间变化的计算方法 总被引：1，自引：0，他引：1
渔网的动力分析是养殖网箱设计和优化的基础。通过把一系列杆相互铰接在一起,建立网的模型,模拟网在来流作用下的变形。作用在杆上的水动力可以通过Morison公式来计算,采用有限单元的离散方法,并利用网目合并的方法来减少总的自由度数目。模型的计算结果同试验成果做了对比,计算与试验在柔性网的变形方面,结果吻合良好。 相似文献
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KK型管节点是自升式平台桁架式桩腿中的一种管节点,其应力集中系数是影响桩腿疲劳寿命的重要参数。应力集中系数与管节点的几何形式密切相关,为分析KK型管节点应力集中系数对几何参数的敏感性,利用ANSYS软件对某KK型管节点进行几何参数化建模,利用有限元数值模拟方法对各工况下的热点应力进行分析,并分别计算各相应工况下的名义应力,然后将热点应力与名义应力相比得到不同几何参数下的热点应力集中系数。对计算结果进行整理分析,得到了KK型管节点应力集中系数对无量纲几何参数的敏感性规律。结果表明,应力集中系数与撑杆受力状态、管节点结构形式有关,在满足结构布置、建造工艺和其他安全性指标的前提下,分析结果能够为KK型管节点的结构设计和疲劳分析提供技术支撑。 相似文献
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采用实验和数值模拟方法研究了一种新型海洋平台管节点在地震载荷下的响应和破坏情况。采用拟静态循环加载模拟地震载荷 ,对真实尺寸的试件进行实验 ,研究局部屈曲和裂纹等对管接点抗震性能的影响。能量分析表明 ,发生在斜支管中的局部屈曲消耗了大部分输入能量。与现在使用的N型管节点相比 ,该新型管节点有较好的抗震性能。采用有限元数值模拟方法分析比较了不同尺寸配置下 ,该型管节点的响应曲线 相似文献
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含水合物沉积物声学特性在水合物勘探中非常重要。针对含水合物沉积物声学特性,前人通过实验模拟及岩石物理建模已取得一定的进展,但基于实验条件开展的数值模拟及其结果的对比研究仍鲜有涉及。笔者拟采用实验室物理模拟与实验储层数值模拟相结合的方法,通过物理实验模拟获得水合物储层声学特征。在此基础上,以实验物理模型以及声波采集系统为基本构建对应条件下的近似地质模型和声波观测系统,分别在50 kHz和80 Hz频率条件下获得具有不同水合物饱和度储层的波形记录和波场快照,并获得不同时间点和饱和度条件下的储层速度,对比分析实验模拟与数值模拟获得结果的异同。研究表明在3种模拟条件下获得的不同时刻的含水合物储层声速对应关系良好,数值模拟结果很好地印证了实验室模拟实验的结果,表明在实验室内进行相应物理模型的岩石物理模拟实验具有可行性。将实验模拟与数值模拟结果同野外探测数据对比分析,具有一致的变化趋势,表明物理模拟实验和数值模拟结果对野外勘探数据分析具有重要的指导意义。 相似文献
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波浪经过网衣的特性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
依据波浪理论,分析了波浪经过网衣后的流体特性和边界条件,研究了网衣的波浪水动力、波浪透射系数与网衣尺度、特征参数、波浪参数等的关系。设计预加张力放射系泊法进行网衣构件水槽波浪试验。试验构件由10种PE网衣和HDPE框架装配而成,试验工况是规则波,周期为0·8—2·0s,波高为50—250mm。结果表明,作用在网衣上的水平波浪力变化规律与波浪基本一致,呈现周期性和不对称性变化;波浪力变化曲线呈现司托克斯二阶波形状,波峰较陡,波谷较平坦,和波面图相似;网衣水平波浪力周期峰值大约与波高的2·6次方、波长的0·8次方成比例,与网衣宽度l线性相关;随着特征参数d/a增大,网衣波浪力呈线性增加变化,透射系数减少,网衣消浪能力主要集中在网衣水表层。同时设计多层网衣组合的柔性浮式防波堤波浪试验,其消浪能力除了与网衣尺寸、特征参数等相关以外,还与网衣间隔距离有一定的关系。水槽试验时波浪最小透射系数下降到71%左右,从经济、实用角度表明,可用网衣来制作能防护渔业设施的柔性浮式防波堤。 相似文献
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将三维浅海流体动力学的流速分解模型简化为二维潮模型。在Ara-Kawa-B网格上,对黄茅海的潮位和潮流进行数值模拟。结果表明,黄茅海是一个往复流海区,与实际吻合较好。 相似文献
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<正>确处理流体力学方程中的对流项对环流的数值模拟起着重要作用。采用数值实验的方式,采用不同的对流项处理方法,模拟了厦门湾潮流场,并将数模结果与物模模拟结果进行对比,分析不同对流项处理方式对厦门湾区域流态模拟结果的影响,以此为依据提出适合港湾的对流项处理方法。 相似文献
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基于海上实测的秋刀鱼舷提网沉降和提升性能研究 总被引：1，自引：0，他引：1
根据2015年7-10月和2016年6-10月蓬莱京鲁渔业有限公司"鲁蓬远渔019"在西北太平洋进行的海上秋刀鱼舷提网网具性能测试所获得的数据,采用线性回归方法,分析了舷提网在沉降和提升阶段,网衣的沉降深度和提升深度以及网具沉降速度和提升速度的变化状况。利用广义加性模型(GAM)探讨秋刀鱼舷提网沉降深度和提升速度各自有效的影响因子,且分析了这些影响因子与舷提网主要性能参数两者之间的关系。结果发现:(1)网衣沉降深度随时间连续增加;网具下纲和侧纲的沉降速度都是先逐渐增大,然后缓慢减小,直至沉降过程结束;网衣沉降速度波动剧烈,无规律性变化。(2)网具下纲、侧纲的提升速度均快速达到最大值然后随时间连续降低,下纲的最大提升速度大于侧纲,网衣提升速度无规律性变化,上下波动剧烈。(3)GAM模型结果显示,30 m水层流速、60 m水层流速、下纲纲索松放长度3个因子对网衣最大沉降深度有显著性影响(P0.05),影响程度依次为30 m水层的流速下纲纲索松放长度60 m水层流速。30 m水层流速和绞网速度两个因子对平均提升速度有着显著性影响(P0.05),其中,绞网速度影响最大。 相似文献