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1.
The effect of biofouling on the hydrodynamic characteristics of the net cage is of particular interest as biofouled nettings can significantly reduce flow of well-oxygenated water reaching the stocked fish. For computational efficiency, the porous-media fluid model is proposed to simulate flow through the biofouled plane net and full-scale net cage. The porous coefficients of the porous-media fluid model can be determined from the quadratic-function relationship between the hydrodynamic forces on a plane net and the flow velocity using the least squares method. In this study, drag forces on and flow fields around five plane nets with different levels of biofouling are calculated by use of the proposed model. The numerical results are compared with the experimental data of Swift et al.(2006) and the effectiveness of the numerical model is presented. On that basis, flow through full-scale net cages with the same level of biofouling as the tested plane nets are modeled. The flow fields inside and around biofouled net cages are analyzed and the drag force acting on a net cage is estimated by a control volume analysis method. According to the numerical results, empirical formulas of reduction in flow velocity and load on a net cage are derived as function of drag coefficient of the corresponding biofouled netting.  相似文献   

2.
This paper aims at investigation of the dynamic properties of gravity cage exposed to waves by use of a numerical model. The numerical model is developed, based on lumped mass method to set up the equations of motion of the whole cage; meanwhile the solutions of equations are solved by the Runge-Kutta-Verner fifth-order and sixth-order method. Physical model tests have been carried out to examine the validity of the numerical model. The results by the numerical simulation agree well with the experimental data.  相似文献   

3.
为研究方型人工鱼礁体水动力特性受礁体布设间距变化的影响,通过物模实验实测了开口比为0.3的方形开口双礁体在布设间距为1.0L、2.0L时周围特征点的流速及礁体受力,并利用Fluent软件模拟了双礁体在布设间距为0.5L、1.0L、2.0L、4.0L时的水动力场,通过分析得到了礁体上升流特性参数、阻力系数随布设间距的变化情况。研究结果表明:数值模拟结果与实验结果吻合较好,本文数值模拟方法是可行的;模拟工况下,随着布设间距的增加,双礁体产生的上升流区体积逐渐减小,阻力系数逐渐增大,流场效应较好的布设间距为0.5L、1.0L、2.0L。研究结果可为礁区布局方案的确定提供参考。  相似文献   

4.
HU Xiao  GAO Ye  SHI Xiao-tao 《海洋工程》2017,31(1):123-129
A control scheme named the variable-lateral-force cavitator, which is focused on the control of lift force, drag force and lateral forces for underwater supercavity vehicles was proposed, and the supercavitating flow around the cavitator was investigated numerically using the mixture multiphase flow model. It is verified that the forces of pitching, yawing, drag and lift, as well as the supercavity size of the underwater vehicle can be effectively regulated through the movements of the control element of the variable-lateral-force cavitator in the radial and circumferential directions. In addition, if the control element on either side protrudes to a height of 5% of the diameter of the front cavitator, an amount of forces of pitching and yawing equivalent to 30% of the drag force will be produced, and the supercavity section appears concave inwards simultaneously. It is also found that both the drag force and lift force of the variable-lateral-force cavitator decline as the angle of attack increases.  相似文献   

5.
采用普林斯顿海洋模式对海峡中过海山的流场变化进行模拟。通过数值分析不同条件下海山周围的流场分布变化特征,并讨论了其相应的形成机制。在无海山存在的平底海峡中,无论是否考虑科氏力,海流流向均不发生偏转,但水位分布有明显差异。海山存在的情况下,若考虑科氏力效应,则会形成环绕海山的顺时针环流,并在海山周围有泰勒柱形成。当入流速度不同时,流场特征发生明显变化,流速越小,泰勒柱越明显,在合适入流条件下,在海山后方的尾流区会有涡生成。  相似文献   

6.
设计了一种新型网箱浮架系统,利用SESAM对其进行了频域水动力分析以及考虑不规则波浪、风、流载荷和系泊共同作用的时域耦合分析,并与传统双浮管网箱浮架系统进行了分析对比,得到方形网箱与圆形网箱的水动力特性的差异以及各自的优缺点,对实际中网箱的开发设计有一定的借鉴意义;通过计算,证明新型网箱浮架系统在工作海况能正常工作,在极端海况下也能满足安全性的要求;最后对4种常见系泊方式进行了时域耦合分析,得到了四种系泊方式的系泊特性,对实际工程中系泊方式的选择有一定的参考意义。  相似文献   

7.
鲆鲽网箱结构在海中受到水流的冲击作用会发生运动与变形,针对鲆鲽鱼特有的栖底习性,为确保网底结构的稳定有必要对其进行动力分析。为此利用有限元方法建立了流场中网箱受力和变形的数学计算模型,运用该数学模型对底框中加有支撑管结构并装配方形网目网衣的鲆鲽网箱整体位移进行了数值模拟。数值模拟结果表明,网箱的网衣部分在水流作用下形态变化比较大,网底的水平位移与垂直位移随流速的增加而增大,而网箱的底框架在不同流速条件下均能保持在水平位置,且未发生明显的倾斜。由此可见,此类鲆鲽网箱具有较好的耐流性能。  相似文献   

8.
In this paper,the numerical model of the net cage with the grid mooring system in waves is set up by the lumped mass method and rigid kinematics theory,and then the motion equations of floating system,net system,mooring system,and floaters are solved by the Runge-Kutta fifth-order method.For the verification of the numerical model,a series of physical model tests have been carried out.According to the comparisons between the simulated and experimental results,it can be found that the simulated and experimental results agree well in each condition.Then,the effects of submerged depth of grid and direction of incident wave propagation on hydrodynamic behaviors of the net cage are analyzed.According to the simulated results,it can be found that with the increase of submerged depth of grid,the forces acting on mooring lines and bridle lines increase,while the forces on grid lines decrease;the horizontal motion amplitudes of floating collar decrease obviously,while the vertical motion amplitudes of floating collar change little.When the direction of incident wave propagation changes,forces on mooting lines and motion of net cage also change accordingly.When the propagation direction of incident wave changes from 0° to 45°,forces on the main ropes and bridle ropes increase,while the forces on the grid ropes decrease.With the increasing propagation direction of incident wave,the horizontal amplitude of the forces collar decreases,while the vertical amplitude of the floating collar has little variation.  相似文献   

9.
HDPE圆形升降式网箱下沉时最大倾角的研究   总被引:4,自引:0,他引:4  
分析了1种HDPE双浮管圆形升降式网箱的沉降过程,并利用几何分析方法找出该升降式网箱沉降的最大倾角与网箱系统参数之间的关系,制作1个圆形升降式网箱模型,在静水池中进行沉降实验。试验过程中,通过水下摄像及图像处理软件找出网箱沉降时的最大倾角。模型网箱最大沉降倾角的理论计算值为22.77(°),实验观测值20.80(°),二者误差为9.4%,最大倾角的理论计算值和试验测量值基本吻合,说明理论计算方法是可行的。据此,计算出国内常用的周长40 m的HDPE双浮管圆形升降式网箱的最大沉降倾角为31.29(°)。并以周长40 m的双浮管HDPE圆形升降式网箱的尺度参数作为参考,分析该网箱浮绳框边长、沉降水深和网箱直径与网箱最大沉降倾角的关系,得出这三者与沉降倾角呈线性关系的结果,为HDPE双浮管圆形升降式网箱的设计及安全操作提供了理论依据。  相似文献   

10.
为了改善潮流能水轮机叶片表面流动分离问题,提高其升阻比,本文通过在潮流能水轮机叶片表面加装涡流发生器,来研究涡流发生器对潮流能水轮机水动力学性能的影响。本文以NACA4418翼型为研究对象,分别建立了含VGs和不含VGs的三维模型,利用CFD方法研究了VGs的高度、长度以及相邻一对VGs之间的间距等多个方面对该翼型性能的影响。结果表明:VGs可以有效地提高翼型的最大升力系数;相邻VGs间距的增加对流动分离的抑制有积极影响。此外,通过对尾迹区流线和旋涡的分析,进一步揭示了尾迹区的流场特征。  相似文献   

11.
辽东湾属于半封闭性海湾, 水动力过程具有一定的代表性。本文基于无结构化三角形网格的有限体积海岸海洋模型FVCOM(Finite-Volume Coastal Ocean Model), 构建了辽东湾及其邻近海域的三维水动力数值模型, 并利用实测数据对6 个潮位验潮站、4 个潮流验潮站的大小潮时刻的潮位、流速、流向进行了对比验证, 该模型能够准确地模拟辽东湾的潮汐、潮流等水动力场情况, 可进一步为研究辽东湾温盐、泥沙、水质、污染物扩散等提供研究基础。  相似文献   

12.
不同开口比人工鱼礁体水动力特性及礁体稳定性研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
为研究方型人工鱼礁体开口比的变化对其水动力特性的影响,利用Fluent软件模拟了边长为3m、开口比为0~0.6之间7种不同方型鱼礁体周围水流场,通过分析水流场变化规律得到了礁体流场效应、阻力系数随开口比的变化情况;基于Morison方程计算了礁体在波流作用下的受力及其抗滑移、抗倾覆安全系数。研究结果表明:当礁体开口比小于0.2时,背涡区范围较大,流场效应明显;随着开口比的增大,礁体产生的上升流范围及竖直向最大速度分量逐渐减小;对于方形开口礁体,阻力系数与开口比的关系式为Cd=0.875φ+1.088(R2=0.963,P<0.01);随着开口比的增大,礁体所受最大波流作用力、抗滑移及抗倾覆安全系数逐渐减小,但礁体不会发生滑移和倾覆,可为实际礁体结构的设计提供参考。  相似文献   

13.
平面无结节网衣水阻力系数的试验研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
李玉成  桂福坤 《海洋学报》2006,28(5):145-151
通过物理模型试验,统计分析得到了无结节网衣的水阻力系数在不同状态下随雷诺数、倾角和布置状态的变化规律,并通过网衣沉子的组合试验验证了所得经验公式的正确性和适用性,为深水网箱等渔具的水动力计算提供了依据.  相似文献   

14.
Quasi-3D Numerical Simulation of Tidal Hydrodynamic Field   总被引:2,自引:0,他引:2  
Based on the 2D horizontal plane numerical model,a quasi-3D numerical model is establishedfor coastal regions of shallow water.The characteristics of this model are that the velocity profiles can be ob-tained at the same time when the equations of the value of difference between the horizontal current velocityand its depth-averaged velocity in the vertical direction are solved and the results obtained are consistent withthe results of the 2D model.The circulating flow in the rectangular area induced by wind is simulated and ap-plied to the tidal flow field of the radial sandbanks in the South Yellow Sea.The computational results fromthis quasi-3D model are in good agreement with analytical results and observed data.The solution of the finitedifference equations has been found to be stable,and the model is simple,effective and practical.  相似文献   

15.
近岸木本植物构成的生态缓冲带作为新型的海岸软防护结构,兼具功能性和生态友好性,在沿海工程建设中愈发受到关注,如何深入开展其防护效果的机理研究是目前亟待解决的问题。本文采用数值模拟方法,在N-S方程中分别考虑树枝和树干的拖曳力影响,提出了木本植被作用下波浪沿斜坡爬升的表面波衰减的连续介质等效模型,并采用MAC法来跟踪自由曲面上的水颗粒轨迹。本文以波浪沿1/30的斜坡爬升为算例,对比讨论了有无植被作用下波浪的传播过程,并将算例结果与以往试验结果规律进行对照,验证了数值模型的有效性。最后,分别讨论了植物枝干的高度、密度、树枝倾斜角度等植被特性和波浪因素对植被消浪效果的影响,得到植被消浪的基本规律。文中的计算结果也可为实际的护岸工程和生态景观设计提供参考。  相似文献   

16.
针对水平轴潮流能水轮机,对其进行了力学分析并运用CFD方法对其水动力性能进行了仿真计算。比较了定常计算与非定常计算结果的区别,运用定常计算(MRF)方法得到了表现水轮机性能的功率、扭矩和推力特性曲线,分析了水轮机在不同尖速比时的表现。对水轮机模型进行了拖曳水池试验,并与仿真数据进行了比对分析,两者吻合度较好,并分析了试验过程中出现的在尖速比较大时功率系数衰减的现象,表明CFD方法对水轮机的工程实践有着指导意义。得到了尾流场的速度云图、流线分布图与衰减曲线,结果表明相对于水轮机的直径,受到其影响后的流场存在扩张现象。分析了水轮机后不同位置处的流场衰减情况,结果显示,随着水轮机后轴向距离的不同其速度恢复差别很大,对于今后潮流能水轮机的大规模布置方式研究提供了依据。  相似文献   

17.
近壁圆柱绕流问题在海底悬跨管道的研究中具有重要的意义。在绕流阻力、升力以及海底土壤的耦合作用下,海底管道所发生的移位、悬跨等现象对于海底管道的安全运行构成了很大的威胁。正确预测各种绕流条件下管流之间的作用力是保证油气管道安全的首要任务。海底管道在极端海洋环境条件下的管、流相互作用为高雷诺数绕流问题,处于高雷诺数下的绕流模拟比处于低雷诺数下的绕流模拟要复杂很多,它需要更精细的网格以及合适的湍流模型。此文对处于悬跨状态下的海底管道进行数值研究,给出不同间隙比下海流绕流海底管道的流场结构形态,分析了间隙比对绕流阻力和绕流升力的影响,为进一步研究海底悬跨管道的受力和变形提供载荷边界数据。  相似文献   

18.
本文对同轴双浮子波能发电装置进行了深入研究。采用Fortran语言对AQWA进行二次开发,并施以线性及非线性PTO反力,实现了装置的运动模拟,获得了双浮子装置的水动力特性及捕能情况。研究表明,波浪周期及内外浮子质量对装置获能影响显著,建议选用质量比为0.8的双浮子装置,并将其放置于周期与外浮子固有周期接近的海域中以实现最优捕能。  相似文献   

19.
圆柱形沉浮式深海养殖网箱的受力分析   总被引:9,自引:0,他引:9  
应用一系列力学关系,研究了深海圆柱形沉浮式养殖网箱所承受的波浪力情况。导出深海沉浮式养殖网箱的运动方程,并给出数值计算。在网箱波浪力的研究中采用绕射理论和Morison方程,讨论了在波高、波长及周期变化下水动力的变化趋势,得出网箱所受到的水平波浪力远大于竖直波浪力,波高的变化对波浪力的影响最大的结论,为深海网箱的设计校核提供1种参考方法。  相似文献   

20.
基于海洋模式HYCOM(Hybrid Coordinate Ocean Model),利用大小区嵌套技术,分别对全球海洋和西北太平洋进行了网格嵌套数值模拟,研究了吕宋海峡海域环流场的季节性变化。考虑全球海洋环流影响的西北太平洋模式,成功地刻画了黑潮的流结构及季节变化。吕宋海峡海洋环流流场在不同深度处差异较大,存在着明显的季节变化。黑潮入侵南海主要发生在500m深度以上,冬季最明显,夏秋两季不明显。在500m层常年存在一支南海暖流流入西北太平洋,在800m层南海暖流消失。一年四季黑潮主要通过吕宋海峡的南部和中部进入南海。1 000m层流场表明,黑潮主要通过吕宋海峡的中部入侵南海。在800~1 000m处主要是黑潮水流入南海。  相似文献   

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