半潜式海上大型渔场平台水动力特性

It is the necessary way for the development of aquaculture in China to carry out the equipment of large scale aquaculture platform and to use the deep sea quality seawater resources for healthy breeding. With the development of Marine aquaculture, the safety and stability of large scale fishery platforms and the hydrodynamics of facilities in waves and current become the first problem to be solved urgently. This project is aimed at the research on the hydrodynamic characteristics of the structure of the deep-sea semi-submersible fishery platform: 1) the flow and structure coupling analysis method for the netting system; 2) dynamic response characteristics and calculation methods of the platform structure under the action of waves and currents; 3) the hydrodynamic characteristics and optimization of the platform mooring system. In the project, the three key scientific problems will be solved to carry out systematic research works. In order to pass the project successfully completed, based on previous research foundation, discovers build perfect large semi-submersible fisheries hydrodynamic characteristics of the platform structure theory analysis system and the numerical simulation system, build and equipment for the large fisheries platform of aquaculture water body environment design to provide theoretical basis for the safe and stable.

开发深远海大型养殖平台装备，利用深远海优质海水资源进行健康养殖，是我国水产养殖发展的必由之路。随着海洋养殖向深远海进军，深远海大型渔场平台的安全稳定以及养殖水体环境营造等水动力学问题成为亟待解决的重要问题。本项目针对深远海半潜式渔场平台结构水动力特性研究中：1）波浪和水流与网衣系统的流固耦合分析方法；2）波浪、水流作用下渔场平台结构动力响应特性及其计算方法；3）平台系泊系统水动力特性及其优化，三个亟待解决的关键科学问题开展系统的研究工作。以期通过本项目的成功完成，结合课题组前期的研究基础，构建完善的大型半潜式渔场平台结构水动力特性理论分析体系和数值模拟系统，为大型渔场平台养殖水体环境营造和装备的安全稳定设计提供理论基础。

开发深远海大型养殖平台装备，利用深远海优质海水资源进行健康养殖，是我国水产养殖发展的必由之路。随着海洋养殖向深远海进军，深远海大型渔场平台的安全稳定以及养殖水体环境营造等水动力学问题成为亟待解决的重要问题。针对深远海半潜式渔场平台结构水动力特性研究中：1）波浪和水流与网衣系统的流固耦合分析方法；2）波浪、水流作用下渔场平台结构动力响应特性及其计算方法；3）平台系泊系统水动力特性及其优化，三个亟待解决的关键科学问题开展了系统的研究工作，取得了如下研究进展及成果：.1. 构建了一种边界单元法与莫里森方程相结合的半潜式海上大型渔场平台水动力数值模型。采用边界单元法结合莫里森方程对渔场平台水动力特性进行分析。将大构件的浮筒、粗立柱和细杆件及网衣耦合起来，构建一个完整的水动力数值分析系统。分析半潜式渔场平台在波浪作用下所受锚绳张力和运动特性随吃水深度、波高以及周期的变化规律。利用试验数据对水动力数值模型进行验证，进一步分析水深、波陡、波长等因素对水动力的影响。研究发现，波陡和波长的增加，会加剧渔场平台的水动力响应，而水深的增加，会在一定程度上减小渔场的水动力特性。通过构建大构件和小杆件相结合的水动力数值模型，克服了由于渔场平台结构尺寸差异较大而带来的难题，为实际工程提供一定的理论指导和建议。.2. 半潜式海上大型渔场平台内外流场特性数值分析。在物理模型试验的基础上，采用计算流体力学理论，建立多孔介质数值模型，实现立柱和网衣组合结构与周围流场的相互耦合，分析半潜式海上大型渔场平台周围流场分布规律。保证水流流过网衣的真实特性，提高计算效率和准确性。浮筒和立柱等采用不可穿透的刚性壁面进行模拟。在已构建多孔介质数值模型基础上，分析了不同流速下底网、围网和网衣附着物对流速分布的影响。研究结果发现，半潜式海上大型渔场平台围网对流速的衰减起着至关重要的作用，而底网对流速衰减影响范围相对较小，但在防止鱼类逃窜方面不可或缺。.3. 大型潜浮式养殖网箱的水动力特性对于结构参数非常敏感。通过对水动力特性（流速分布和水阻力）进行参数化分析便于潜浮式养殖网箱的设计建造。在本研究中，基于多孔介质方法和计算流体动力学 (CFD) 方法，应用参数分析来预测潜浮式养殖网箱内部和周围的流速分布以及水阻力大小。对养殖网箱中部网衣的高度、网衣的倾斜角和网片的密实度三个参数对养殖网箱的水动力影响进行了讨论和分析。