【摘要】：由于過度捕撈和環(huán)境污染,海洋漁業(yè)資源面臨枯竭,海洋環(huán)境迫切需要修復和保護。人工魚礁是用來修復海洋環(huán)境、增殖海洋漁業(yè)資源的一種人工構(gòu)造物,其中浮魚礁主要用于誘集和保護中上層魚類,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性。浮魚礁主體結(jié)構(gòu)處于中上層位置,受波浪等動力環(huán)境影響較大,魚礁的結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性是設計和投放中需要重點關注的問題。本文主要采用物理模型試驗與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究箱式浮魚礁在波浪作用下的水動力特性。首先,基于變尺度相似準則制作模型浮魚礁,利用CCD圖像追蹤技術研究模型浮魚礁在不同波高下的運動情況。然后,采用集中質(zhì)量點法、有限單元法和剛體運動學原理建立數(shù)學模型,1:1模擬比較模型浮魚礁的運動情況。結(jié)果表明,在數(shù)值模擬與物理試驗中,浮魚礁的水平負向運動距離誤差為13.95%,正向運動距離誤差為2.42%,運動距離總誤差為8.08%,說明本文建立的數(shù)值模型能較好地模擬浮魚礁在波浪作用下的運動情況。最后,利用該數(shù)值模型研究原型浮魚礁在波浪作用下的水動力特性。結(jié)果表明,當入水深度一定時,浮魚礁的水平最大偏移、最大偏轉(zhuǎn)角度、網(wǎng)衣和錨繩受力隨著波高增加而增加,當波高為1 m時,浮魚礁幾乎處于靜止狀態(tài);波高變化對浮魚礁箱體最大偏轉(zhuǎn)角度沒有影響,箱體不發(fā)生偏轉(zhuǎn)會而是向前方和下方運動;波高變化對浮魚礁系統(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,浮魚礁的水平最大偏移、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,當入水深度達到兩倍波高時,浮魚礁運動趨于靜止,此入水深度可作為浮魚礁投放的臨界值。本文研究了波浪作用下浮魚礁水平最大偏移、箱體偏轉(zhuǎn)角度、網(wǎng)衣和錨繩受力情況,研究結(jié)果可以為浮魚礁結(jié)構(gòu)設計、安全性評估以及實際投放提供理論依據(jù)和參考。然而,實際海域中浮魚礁會受到波浪和水流的共同作用,關于水流對浮魚礁水動力特性的影響有待進一步系統(tǒng)深入的研究。
【圖文】：

1.2.2 浮魚礁研究現(xiàn)狀日本對浮魚礁的研究處于世界領先地位，對浮魚礁的建設已形成標準化、規(guī)模化制度化，擁有適用于大水深和全水層的浮魚礁，且已投入應用，并取得了很好的效果如：礁體位置為海面的表層浮魚礁，礁體位置為海面以下 20 m 的中層浮魚礁，整高度 90 m 左右、應用于大水深海域的深海浮魚礁，其中產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)成品有 A1 和 A等大型浮魚礁[32]。

2 變尺度的網(wǎng)衣重力相似準則網(wǎng)衣模型與實物之間要遵循剛度相似準則、幾何相似準則、動力相似似準則、重量相似準則。前文提到，網(wǎng)衣若只遵循幾何相似準則進行和網(wǎng)目大小同步縮放會影響模型附近的流態(tài)，進而影響試驗結(jié)果。為加準確，本文在網(wǎng)衣模型設計中采用了變尺度重力相似準則的方法。作用下受力可以將網(wǎng)衣目腳視為細圓柱體，，利用莫里森方程進行計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。本文中定義浮魚礁實物的大比尺為 λ 小比尺為 λ'，根據(jù)重力相似準則，網(wǎng)衣目腳的投影面積 A 的比尺為 λ2。上文提到，當模型網(wǎng)衣重力滿足時，可采用變尺度網(wǎng)衣重力相似準則進行計算，在計算網(wǎng)衣質(zhì)量時，在水中的填充率，計算網(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，對于常見的網(wǎng)衣，尼龍網(wǎng)的網(wǎng)，聚乙烯網(wǎng)的網(wǎng)衣填充率為 0.677。下面對一個目腳進行分析
【學位授予單位】：浙江海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S953.1

【相似文獻】

相關期刊論文 前9條

1 張甬波;;日本進行發(fā)音浮魚礁試驗[J];國外水產(chǎn);1988年01期

2 亓浙興;;日本研制發(fā)聲浮魚礁[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;;框架式浮魚礁波浪水動力特性數(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)箱人工浮魚礁的設計優(yōu)勢及問題的探討[J];安徽農(nóng)業(yè)科學;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礁設計與應用[J];上海海洋大學學報;2016年04期

9 盛晚霞;張麗珍;王江濤;馬迪紅;;生態(tài)型人工魚礁的設計[J];科技創(chuàng)新與應用;2016年32期

相關碩士學位論文 前3條

1 張健;波浪作用下人工浮魚礁水動力特性研究[D];浙江海洋大學;2019年

2 王江濤;柔性浮魚礁設計及水動力學特性分析[D];上海海洋大學;2016年

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

本文編號：2671677