《離岸重力式網箱內外流場分布與結構回響特性研究》是依託大連理工大學,由趙雲鵬擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：離岸重力式網箱內外流場分布與結構回響特性研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙雲鵬
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
發展離岸網箱養殖是保障我國糧食和食品安全的長遠戰略，是緩解近海養殖環境脅迫力、拓展食物生產空間的必然選擇。目前我國離岸網箱養殖設施與工程技術的基礎理論研究薄弱，已成為制約海上離岸網箱養殖業發展的重要瓶頸。本項目通過理論分析、物理 模型實驗與數值模擬相結合的途徑,採用系統分解(浮架和網衣)研究而後組合研究的方式, 圍繞“離岸重力式網箱流場分布與結構回響特性”這個核心科學問題，從 1、水流作用下柔性網衣周圍三維流場分布; 2、波浪作用下浮架結構彈性變形回響; 3、波流作用下網箱非線性結構耦合動力回響，三個方面開展系統的研究工作。以期通過本課題的成功完成，在課題組前期研究的基礎上，構建完善的網箱周圍流場與結構動力回響特性理論分析體系和數值模擬系統。
結題摘要
發展深水網箱養殖是保障我國糧食和食品安全的長遠戰略，是緩解近海養殖環境脅迫力、拓展食物生產空間的必然選擇。目前我國深水網箱養殖設施與工程技術的基礎理論研究薄弱，已成為制約海上網箱養殖業發展的重要瓶頸。本項目通過理論分析、物理 模型實驗與數值模擬相結合的途徑,採用系統分解(浮架和網衣)研究而後組合研究的方式, 圍繞“離岸重力式網箱流場分布與結構回響特性”這個核心科學問題，從 （1）水流作用下柔性網衣周圍三維流場分布; （2）波浪作用下浮架結構彈性變形回響; （3）波流作用下網箱非線性結構耦合動力回響，三個方面開展系統的研究工作。 主要研究結果如下：（1）針對柔性網衣周圍流場的流固耦合模擬問題，建立了模擬水流作用下柔性網衣周圍流場的流固耦合數值模型，系統地研究了不同透空率的柔性網衣的受力、運動變形及其周圍流場特性，揭示了網衣透空率與減流裝備受力及減流效應的變化規律。（2）利用有限單元法和集中質量法，對隨機波浪作用下網箱浮架結構進行數值模擬，獲得了浮架結構的運動回響和應力分布。分析了波浪作用下不同波高，不同波周期以及颱風浮架結構變形和應力分布，獲得了波浪作用下浮架的應力歷時曲線。（3）通過建立複合錨泊系統的錨鏈非線性有限元接觸模型，得到錨鏈在均勻腐蝕作用下的破斷強度。結合單個網箱的錨鏈在隨機波浪下的受力分析，計算了錨鏈在海底均勻腐蝕環境下的可靠度，並對比了多個網箱的可靠度。該有限元模型適合於計算均勻腐蝕下的破斷強度。研究成果可為腐蝕環境下基於可靠度理論的錨泊系統的結構設計和最佳化提供理論依據。 共發表學術論文28篇，其中在SCI期刊上發表學術論文26篇，國際會議7篇。獲授權國家專利5項。2016年，項目“離岸養殖新型結構關鍵技術研究及套用”獲教育部科技進步一等獎；項目“離岸抗風浪網箱水動力特性與安全評估關鍵技術研究及套用”獲遼寧省科技進步二等獎。項目培養博士畢業生1名，碩士畢業生13名。1名博士畢業生獲得遼寧省優秀博士學位論文獎。
