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《水流作用下平面金属网衣水阻力特性数值模拟.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第32卷第3期大连海洋大学学报Vol.32No.32017年6月JOURNALOFDALIANOCEANUNIVERSITYJune2017DOI:10.16535/j.cnki.dlhyxb.2017.03.017文章编号:2095-1388(2017)03-0363-06水流作用下平面金属网衣水阻力特性数值模拟112111、3陈昌平,王文,郑佳成,郑艳娜,史宪莹,刘昌凤(1.大连海洋大学海洋与土木工程学院,辽宁大连116023；2.马鞍山市水利局,安徽马鞍山243000；3.大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连11
2、6024)摘要:为研究养殖用金属网衣多孔小直径网状结构的水动力响应特性,采用计算流体动力学原理,基于Navier-Stokes方程及大涡模拟(LES)湍流模型,并运用ABAQUS/CFD模块中的Gauss-Seidel耦合方法进行了水流作用下网衣的流固耦合计算,在试验验证的基础上,得到了不同目脚尺寸和网线直径组合条件下锌铝合金网衣的平面受力计算结果。结果表明:当网衣目脚尺寸由25mm增加到35、45mm时,3种网线直径对应的网衣受到的水阻力值平均减小幅度分别为29.15％和43.79％；当网线直径由2.5mm增加到3.2、4.0mm
3、时,3种目脚尺寸对应的网衣受到的水阻力值平均增加幅度分别为27.01％和55.84％。本研究结果可为进一步探究金属网箱在波流作用下的整体受力变形提供理论参考。关键词:金属网衣；流固耦合；水阻力特性；数值模拟中图分类号:TV131.6文献标志码:A在近海养殖海域生态环境不断恶化、人类对食了比较,结果表明,铜合金网衣的法向阻力系数明品质量安全要求不断提高的背景下,近岸传统网箱显小于尼龙网衣,同时讨论了影响网衣法向阻力系养殖的弊端逐渐显现。近年来,深水金属网箱逐渐数的相关因子(网目形状、网衣密实度、网衣材「15」进入中国网箱养殖业的视野,
4、与重力式网箱相比,质)。Gansel等采用试验测试的方法,得到了水金属网箱具有抗浪流、耐腐蚀、轻附着、低污染、流作用下不同孔隙率的圆柱形金属网衣流阻力值,「16」养殖空间大和水产品品质高等优势,将会成为中国并与经验公式进行了比较。Cha等采用试验的极具发展潜力的新型养殖模式。网衣是金属网箱的方法研究了不同直径、网目长度在不同冲角条件下重要组成部分,在养殖环境中承受着复杂的波浪水的链形铜合金网衣水阻力系数,并和柔性网衣的阻「17」流作用,在网箱养殖向外海深水推进过程中其安全力系数进行了比较。Decew等通过试验方法获性备受关注,因此,
5、研究金属网衣在波浪水流作用得了一种链形铜合金网衣的等效刚度,并证实采用下的水动力特性具有十分重要的意义。传统的有限元方法可有效模拟该种网衣组成的重力多年来,国内外学者通过模型试验、数值模拟式网箱的体积变形。手段针对纤维类网衣开展了系列研究,主要包括网考虑到纤维类网衣属于小直径多孔柔性结构,「1-4」衣的模型试验相似准则研究、网衣水阻力系数在网衣的数值模拟中,通常采用的网衣单元模型主「5-9」「10-13」研究、网衣在波流作用下的动力特性研究要包括桁架单元、梁单元、索单元、弹簧单元等。等。在此基础上,相关学者开展了一系列由网衣、本研究
6、中针对一种锌铝合金网衣,依据有限元原浮架和锚碇系统构成的深水网箱水动力特性研究。理,基于ABAQUS软件,将网衣视为梁单元模型,近年来,随着金属网箱的逐渐运用,金属网衣的研并首次运用Gauss-Seidel耦合方案,在试验结果验「14」究也随之展开。Tsukrov等以网衣密实度为参证的基础上,计算了方形金属网衣在水流作用下的数,对4种不同密实度的铜合金平面网衣在水流作水阻力值,讨论了网衣受力与目脚尺寸、网线直径用下的受力进行了测试,分析了4种网衣的阻力系的关系,数值模拟结果将为进一步研究金属网箱在数,并与两种不同密实度的尼龙网衣测试
7、结果进行波流作用下的整体受力变形提供有益参考。收稿日期:2016-12-30基金项目:国家自然科学基金资助项目(31572663,51239002,51409039)；辽宁省教育厅科研项目(L2014280)作者简介:陈昌平(1971-),男,博士,教授。E-mail:ccp＠dlou.edu.cn通信作者:郑艳娜(1978-),女,博士,副教授。E-mail:zhengyn＠dlou.edu.cn364大连海洋大学学报第32卷-S=1▽ç0-ui+0-ujö÷。(11)1数值模拟方法ij2è0x0xøji式中:v为亚格子尺度的湍流
8、黏度,且t1.1流场模拟v=(CΔ)2-S,(12)tS模拟流体为牛顿流体,连续性方程为-S=2-S-S,(13)ijij0ρ+▽·(ρv)=0,(1)10tΔ=(ΔΔΔ)3。(14)xyz针对不可压缩流体,连续性方程为式中:Δi为沿
