论文摘要
近年来,深水网箱养殖业在国内迅速发展,为了发挥网箱渔业集约化、安全化、持续化的发展潜力和产生网箱渔业的社会、经济与生态的多种效益,网箱研究技术和推广应用得到了各级政府、渔业生产单位和科研机构重视,形成了丰硕的科研成果和技术推广价值。沿海浮绳式网箱与其他网箱一样,在海洋渔业生产中的作用日益突出,生产作业时要承受风、浪、流等海洋水文因子的作用,其生产效能和安全性能与所承受的水动力相关,与其他网箱比较具有一定的抗风浪性能优势,因而研究其水动力特性、分析抗风浪机理非常重要。本研究是采用预加张力的直交系泊方法,依据浮绳式网箱实物尺寸和渔具模型试验方法,设计、制作两个柔性浮绳式网箱模型（称网箱A和网箱C,长宽高尺寸均为1m×1m×1m）,设计水槽试验方案,在日本东京大学的水槽进行了水动力学模型试验,测试柔性浮绳式网箱系泊纲和框架纲的波浪力变化规律。试验工况为规则波,周期为0.8s-2.0s（间隔0.2s）,波高为50-250mm（间隔40mm）。试验结果:在不同工况下,所有网箱系泊纲波浪力的变化与试验波相似,呈周期性、不对称变化,其中小部分系泊纲的波浪力变化还与系泊位置和波浪方向相关;在同周期下波浪力极大值基本随波高的增大而增大,波浪力与周期的关系较复杂,主要是与网箱的尺寸相关;波浪经过网箱后波高减小,经过网箱A后波高损失率最大为19.94%,而经过网箱C后波高损失率最大为17.75%,波高损失率均在20%以下;依据傅里叶变换和傅里叶积分,编写MATLAB程序对网箱的波浪力成分进行了计算分析,得出了网箱波浪力涵盖漂移力和多个激振力的成分,并由此进行波浪力变化规律的计算模拟,其结论和试验情况比较吻合。同时分析框架绳的波浪力发现:网箱A中垂直于波浪方向的两根框架纲的波浪力峰值比与波浪方向平行的两根框架纲的要小点,网箱C的情况略有不同。框架纲上的波浪力不是同步变化的,存在一定相位差,但由于框架纲是柔性绳索制成的,因而能承受由于不同相位波浪力产生的扭矩剪切作用,这就证明了波浪作用下HDPE网箱常受到破坏而浮绳式网箱安然无恙的事实。最后,本研究也对水流和波浪共同作用下的网箱水动力学进行了试验研究,在水流和波浪共同作用下首先会对网箱有一个增大的冲击力,当有水流或水流较大时,某些系泊纲或框架纲上水动力明显增加,并且水动力成分中漂移力有较大的增加,但某些系泊纲或框架纲上的水动力有减少的现象,这主要是由于在水流作用下,与水流相背方向的原张紧的系泊纲或框架纲发生了松弛。