為了研究波浪作用下漁業(yè)養(yǎng)殖裝備的網(wǎng)衣受到的載荷,并探討主要的影響因素。采用屏模型對網(wǎng)衣進行了數(shù)值計算,分別應用線性波理論和2階斯托克斯波理論計算流體質點速度和加速度,并考慮自由表面變化對網(wǎng)衣載荷的影響。為了驗證數(shù)值方法,對不同密實度網(wǎng)衣進行了水槽試驗。結果表明,屏模型計算得到的網(wǎng)衣波浪載荷和試驗吻合較好,2階斯托克斯波理論計算得到的波浪水平力峰值比線性波理論計算的精度更高。網(wǎng)衣密實度對網(wǎng)衣受到的波浪載荷具有較大影響,特別是在長周期波情況,影響更為顯著。 

【文章來源】：中國造船. 2020,61(02)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

典型深遠海（a）海洋漁場

61卷第2期（總第234期）苗玉基，等：波浪作用下網(wǎng)衣結構承受載荷研究213（a）速度分解（b）作用力分解圖3網(wǎng)衣受力示意圖網(wǎng)衣受到的水動力可分解為沿流體運動方向的阻力DF和垂直于流體運動方向的升力LF，也可以分解為沿網(wǎng)衣法向的法向力NF和沿網(wǎng)衣切向的切向力TF。這兩種分解方式都能描述網(wǎng)衣的受力，它們的系數(shù)存在如下關系：DNTCCcosCsin（12）LNTCCsinCcos（13）式中，DC為阻力系數(shù)，LC為升力系數(shù)，NC為法向力系數(shù)，TC為切向力系數(shù)，這些系數(shù)與密實度、雷諾數(shù)等有關；為流體質點運動方向與網(wǎng)衣之間的夾角。Kristiansen和Faltinsen基于試驗結果，得到了適用于密實度nS0.5的網(wǎng)衣法向力系數(shù)的經(jīng)驗公式[9]：circ.cylDnn2N2n2πcos,0214CSSCS（14）式中，circ.cylDC是由試驗結果回歸得到的關于雷諾數(shù)Re的7階經(jīng)驗公式：23circ,cylD10101045671010101078.46675254.73873log327.8864log223.64577log87.92234log20.00769log2.44894log0.12479logCReReReReReReRe（15）雷諾數(shù)的計算公式如下：wreln1dURevS（16）在計算得到NC后，可由下式得到切向力系數(shù)TC：TNN4π,084CCC（17）將NC和TC代入式（12）和式（13），即可得到阻力系數(shù)和升力系數(shù)，進而計算網(wǎng)衣受到的阻力DF和升力LF：2DDrelD12FCAUn（18）2LLrelL12FCAUn（19）式

214中國造船學術論文relenrelLrelenrelUnUnUnU（21）式中，enn為網(wǎng)衣單元的法向量。在數(shù)值計算中需對每一時間步求解網(wǎng)衣與流體質點間相對速度，以及網(wǎng)衣法向量與流體質點速度的夾角，進而求解法向力和切向力方向向量。2波浪水槽試驗在上海交通大學波浪水槽進行了網(wǎng)衣試驗。采用實際工程應用的網(wǎng)衣原型，材料為超高分子聚乙烯。用3種不同密實度的網(wǎng)衣進行試驗，網(wǎng)衣參數(shù)如表1所示。網(wǎng)衣在波浪水槽中的布置如圖4所示，圖5所示為第二種密實度網(wǎng)衣在規(guī)則波中的試驗。波浪水槽總長52m，工作段長46m，寬0.8m，高1.2m，試驗水深0.6m。水槽一端為造波機，在另一端設置消波坡和消波塊。采用剛性框架固定網(wǎng)衣，網(wǎng)衣到造波機的距離為20m，在網(wǎng)衣前后1m處各設置1個浪高儀，如圖4所示。在剛性框架頂端布置有三分力傳感器，用來測量網(wǎng)衣受到的波浪力。波浪周期取為1.0~2.0s，間隔為0.2s，波高為0.06~0.15m。表1網(wǎng)衣參數(shù)參數(shù)孔隙率密實度線徑/mm網(wǎng)目/mmNo.10.6600.3403.0016.00No.20.7560.2443.0023.00No.30.8710.1295.0075.00圖4波浪水槽中網(wǎng)衣布置圖圖5網(wǎng)衣試驗3結果與討論3.1孔隙率對波浪力的影響試驗結果表明網(wǎng)衣受到的波浪水平力要遠大于豎向力，這與其他學者的研究結果基本一致[12-13]。ForceTransducer1.14mG1G2Net1m1m20m26mSpongerZone

【參考文獻】：
期刊論文
[1]固定方式對樁柱式圍網(wǎng)網(wǎng)片波浪力學特性影響研究[J]. 桂福坤,陳天華,趙云鵬,董國海.  大連理工大學學報. 2017(03)
[2]平面網(wǎng)衣周圍流場的三維數(shù)值模擬[J]. 趙云鵬,畢春偉,董國海,李玉成.  水動力學研究與進展A輯. 2011(05)



本文編號：3220807