一种半潜式深远海养殖平台水动力特性模型实验

摘要

随着国家海洋强国战略的落实与进一步推进，对我国的海水养殖产业也提出了更高的要求。在深远海养殖设施领域，我国要远远落后于欧美等发达国家，在全球基本形成了“挪威设计+欧洲关键配套+中国总装制造”的体系，虽然我国的深远海养殖设施研究起步较晚，尚未形成成熟的理论体系，但是我们要做到把一个成熟的养殖设施研究彻底，做到举一反三，研究其相关的水动力特性，为我国的深远海养殖事业提供宝贵的数据支持。 本次实验的原型为大型半潜式养殖平台,原型高近60米，直径约为100米，实验的物理模型选用有机玻璃作为主要材料，采用1:120的模型比尺,在实验模型制作的过程中框架系统主要考虑了几何相似、重力相似，网衣系统采用了基于重力相似准则的双比例尺相似，配重系统采用重力相似，锚定系统则主要考虑了几何相似和弹性相似；考虑到实验室水槽的实际情况，对实验平台采用了四点锚碇的方式，通过设计十三种周期、波高及流速的波浪组合工况来模拟实际海况，探究在单纯波浪和波流联合作用时，该养殖平台在检修状态时和两种工作状态时的水动力特性及在拖航时的相关特性，同时还把波流联合作用时的结果与单纯规则波作用时的结果做了比较分析。 本文共分为6章，其中第一章介绍了研究背景及近海和深远海养殖设施发展近况和研究现状，进一步发展深远海养殖的重要意义和本文主要研究内容；第二章详细介绍了养殖平台物理模型的设计过程及详细的实验布置情况；第三章介绍了规则波作用时养殖平台的水动力特性及其RAO运动响应函数；第四章描述了波流联合作用时平台的水动力特性并与规则波做了对比；第五章探究了养殖平台在拖航时不同船速时所需要的拉力及产生的倾角；在最后一章对养殖平台的水动力特性做了总结并对未来研究工作提出了展望。

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摘 要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 渔业养殖设施发展状况

1.2.1 近海养殖设施工程

1.2.2 深远海养殖设施工程

1.3 国内外养殖设施的科研进展

1.4 本文的主要研究内容

2 物理模型设计与实验布置

2.1 框架系统

2.2 网衣系统

2.3 配重系统

2.4 锚碇系统

2.5 实验布置

2.5.1 实验工况

2.5.2 实验仪器

2.5.3 单纯波浪作用实验布置

2.5.4 波流联合作用实验布置

2.6 小结

3 单纯波浪作用下养殖平台的水动力分析

3.1 养殖平台锚绳力分析

3.1.1 检修状态锚绳力分析

3.1.2 工作状态锚绳力分析

3.2 单纯波浪作用养殖平台运动分析

3.2.1 检修状态时的运动分析

3.2.2 工作状态时的运动分析

3.3 RAO分析

3.3.1 检修状态的运动响应传递函数

3.3.2 工作状态的运动响应传递函数

3.4 小结

4 波流联合作用下养殖平台的水动力分析

4.1 纯流作用下平台分析

4.1.1 锚绳力分析

4.2 波流联合作用下锚绳力分析

4.2.1 检修状态锚绳力分析

4.2.2 工作状态锚绳力分析

4.3 波流联合作用下平台运动分析

4.3.1 检修状态的运动分析.

4.3.2 工作状态的运动分析

4.4 小结

5 养殖平台的拖航实验

5.1 实验的方案与布置

5.2 受力及倾角分析

6 总结

参考文献

致谢

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