重力式网箱阻流效应的研究.pdf

46卷增刊 2005年11月 中 国 造 船 SHDBIⅢDⅡqG OF C期时A V01．46 Special Nov．2005 文章编号：1 000—4882(2005)S一0 1 05—05 重力式网箱阻流效应的研究 李玉成1，陈昌平2，李春柳2，毛雨婵1 (1．大连理X-大学，辽宁大连116024；2．大连水产学院，辽宁大连) 摘要 设计了六种重力式网箱的模型，在单纯流条件下，通过模型试验测试了网箱网内与网后的流速。根据 试验结果对六种模型的网箱阻流效应进行了分析，分别得出了网箱网内与网后的阻流系数。 关 键 词：重力式网箱；纯流；阻流效应 1 引 言 目前重力式网箱是我国沿海地区进行海上养殖的主要形式。随着养殖业的不断发展，网箱养殖发 展趋势为：网箱设置水域不断向外海扩展，网箱养殖向大型化、产业化方向发展，养殖方式则向精养 化发展。组合式网箱的普遍使用将成为今后网箱养殖的一大特点。由于我国深水网箱技术的发展还处 于起步阶段，针对以前传统网箱养殖存在的“放任自流、过密养殖、污染环境、难以为继”的状况， 在进行深水f田箱养殖规划时，一定要经过科学合理的设计与布局，在保证网箱安全的前提下，达到精 养的目的。9田箱所处海域的流速以及网箱内的流速大小，是决定鱼品质的一个关键因素。一般认为， 网箱养殖的合适流速范围为35cm／s～100cm／s。当流速小于35cm／s时，由于网箱网衣的阻流作用，使 lj网箱内流速进一步减小，箱内水体交换能力降低，剩余饵料及鱼类排泄物容易在网箱底部沉积，造成 水质恶化，鱼病流行；当流速大于100cm／s时，网箱设施受力过大，网衣变形严重导致养殖容积损失 过大，不利于网内鱼类的生长。由于不同的养殖品种要求网内流速不尽一致，所以，本试验在对单个 网箱阻流效应研究的基础上，针对五种组合式网箱的阻流效应进行研究，研究成果，将对深水重力式 网箱的生产实践起到积极的指导作用。 2试验概况 2．1相似原则 根据原型网箱资料及试验条件，确定采用模型比尺允：．=40。主要依据重力相似准则，锚绳的模 拟除满足重力及几何相似外，还考虑弹性相似，即模型与原型锚绳的受力伸长变形曲线在受力范围内 保持相似。网衣模拟按李玉成等?给出的相似准则进行。 2．2模型尺寸 根据原型网箱资料及模型比尺，给出模型网箱试验尺寸如图l所示，图中单位为cm。网箱浮架 采用双排浮管，浮管直径为6．25mm，间距为12．5mm。网线材料为聚乙烯，直径为0．72mm，网目大 小为12．2mm。 收稿日期：2005．08—05 中 国 造 船 学术论文 ＼ ／ ＼ 、 、 50 50 1： 。弋／4一盟 f网箱) ＼ ／ ／／～＼ 侧视图 图1模型网箱试验布置图 23试验设备及数据采集 试验是在大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室多功能水池(长56m，宽34m，深lm) 中进行的，试验设备包括造流系统、ADV流速仪、数据采集系统、潜水泵、微机等。试验采用两台 ADV流速仪，一台固定在网箱前方，用来控制试验流速；另一台用来测试网箱网内及网外各点流速。 网内共测试5个点，网外共测试4个点。两台流速仪测试的流速通过线缆传输到工作桥上面的微机中。 流速控制点 ／ 球 ◆≮7 一水流 洪 寒 夕式 籁 I 、 工∥；桥 、测点 虚蓝笾 图2试验不意图 2．4试验工况 试验设置了两组流速，分别为11．1cm／s、 14．2cm／s，对应原型流速分别为O．7m／s、0．9m／s。在试 验数据处理时，以实测流速为准。 网箱模型设置了6组，各组模型网箱示意图如图3所示。图中模型A为单体网箱，模型B～E为 组合式网箱，图中标记的数字为测试网箱的编号。 46卷增刊 李玉成等：重力式网箱阻流效应的研究 ④ ④ ④ ④ ④ ④ 模型A 模型B 模型C 模型D ④ ④ ④ ④ ④oo① 3试验结果与分析 模型E 模型F 图3模型网箱试验示意图 3．1单体网箱 取网内5个测点流速的平均值作为网内流速，与控制点流速比较，得到网内流速衰减系数；将网 后流速与控制点流速比较，得到网后流速衰减系数，见表1。 表1单体网箱网内网后流速衰减系数 重力式网箱的圆柱形网衣属于一种柔性透空壳体，网线直径较细，在一定流速下容易产生变形， 与海洋工程中研究一般的物体阻流现象差别较大。目前关于这方面的研究还处于试验验证阶段，成熟 的理论还没有形成。日本学者中村充眩3从网箱受力角度，推出重力式网箱网内流速公式： “一1．／1 aCDd i2-+2、／百一1尹 式中“为网箱内流速，“为迎流面流速，C仃为流阻力系数，与网衣的疏密度等因素有关，d为网线 ，正 直径，s为网目大小，a=I(1+sina)=万+2。根据本试验中网衣的相关尺寸及中村充所著《水 一U 产土木学》中网衣的流阻力系数，计算网内流速值“=0