水流作用下双体组合式网箱水动力特性研究.pdf

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1、第26卷第1期中国海洋平台Vol.26No.12011年2月CHINAOFFSHOREPLATFORMFeb.,2011文章编号：1001-4500(2011)01-011-06水流作用下双体组合式网箱水动力特性研究陈昌平1,2，李玉成2，赵云鹏2,*，董国海2，郑艳娜1（1.大连海洋大学，大连116023；2.大连理工大学，大连116024）摘要：运用刚体运动学原理与集中质量方法，建立双体组合式网箱浮架、网衣、锚绳及浮子的受力运动方程数学模型，利用物理模型试验对数学模型进行了验证，结果表明，本数学模型具有较好的可靠性和准确性。运用数字模型，计算了在不同流速条件下，双体组合式网箱锚绳受力、浮架

2、运动及网衣变形。关键词：组合式网箱；水流作用；数值模拟；水动力特性中图分类号：P731文献标识码：ASTUDYONHYDRODYNAMICBEHAVIORSOFTWONETCAGESWITHGRIDMOORINGSYSTEMUNDERCURRENTCHENChang-ping1,2，LIYu-cheng2，ZHAOYun-peng1，DONGGuo-hai2，ZHENGYan-nan1(1.DalianOceanUniversity，Dalian116023，China；2.DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China)Abstract:Bas

3、edonrigidkinematicstheoryandlumpedmassmethod，amathematicalmodelofthetwocagesofgridmooringsystemundercurrentisdevelopedbysettingupthemotionequationsoffloatingsystem，netsystem，mooringsystemandfloaters.Inordertoverifythemathematicalmodel，aseriesofphysicalmodeltestshavebeencarriedout.Accordingtothecompa

4、risonsbetweensimulatedandexperimentalresults，itcanbethatourmathematicalmodelhasbetterreliabilityandaccuracy.Then，theforcesonthemooringlines，thefloatingcollarmovementandnetdeformationwerecalculatedunderdifferentcurrentconditions.KeyWords:Multi-cage，currentaction，numericalsinulation，bearingcapacityhyd

5、rodynamicbehaviors0引言国内外研究机构和学者通过运用试验手段及数值模拟的方法，针对整体网箱及网箱各组成部件的[1]水动力特性方面展开了一系列研究，并取得了一些成果。Aarnses等通过重力式网箱拖曳模型试验，[2,3]研究了作用于网箱上的水流力以及网衣的变形和箱体内的流速衰减规律。Fredriksson等通过对物理模型试验数据的统计分析有限元的数值计算方法，对重力式网箱和碟形网箱在波浪和水流作用下的[4-6]锚绳受力特性及运动特性进行了研究。李玉成、桂福坤、宋芳等用试验方法研究了单体重力式网[7]箱、蝶形网箱和拟蝶形网箱的水动力特性。DeCew等运用物理模型试验及数值模拟的方

6、法，研究了收稿日期：2010-11-23；基金项目：国家自然科学基金项目(编号50809014)；国家海洋“863”计划资助项目(编号2006AA100301)；高等学校博士学科点专项科研基金资助课题(编号200801411094)；国家自然科学基金创新群体(编号50921001)作者简介：陈昌平(1971—)，男，副教授，博士，主要从事波浪与结构物相互作用研究..12.中国海洋平台第26卷第1期一种改进的重力式网箱(SADCOCage)在规则波及不规则波作用下网箱系统的动力特性。Takagi[8][9,10]等采用质量集中方法建立了渔网的动力模型。Lader等通过将网衣假定为由非线性弹簧连接

7、的微元网片组成的柔性体，采用数值方法对圆形网衣，在水流作用下和平面网衣在单纯波浪作用下的受力及[11]变形作了研究。黄材成采用集中质量点法建立了单点锚碇重力式网箱模型，采用Runge-Kutta方法[12,13]求解各节点的运动方程，从而得到在稳定流条件下锚绳受力及网衣变形情况。李玉成及赵云鹏等[14,15]，利用集中质量方法建立数学模型，对平面网衣和四点锚碇的圆形重力网箱，在波浪和水流作用下[1