随着人们对于鱼类蛋白质需求的不断增长以及海洋渔业资源尤其是近海渔业资源的日益衰退,海水网箱养殖业得到迅速发展,并正成为海洋渔业的一个新的增长点。然而,由于外海水域海况复杂,海流流速和风浪大等原因,深水养殖网箱抗风浪能力及其在海流作用下变形而导致的网箱养殖空间的急剧减少,对实际养殖生产造成严重影响。因此,深水网箱抗风浪和耐流技术的解决已成为制约我国深水网箱养殖业发展的主要工程技术瓶颈。 本文提出了一种基于有限元原理的用于评价养殖网箱耐流特性的计算机数值模拟方法,把网箱上网衣网目的目脚和绳索看成是只能承受拉力的杆单元,利用结构力学的最小位能原理,建立了网箱在水流中的响应的基本方程式,利用Newton-Raphson解法,给出了数值迭代格式。依据文献[7]和[32],对若干网箱模型在不同流速下网箱的形态、网箱整体阻力和网箱容积的损失率进行了数值计算,并与现有文献的实验结果做比较,验证了数值模型的可靠性和实用性。结果表明,计算机模拟结果可以正确反映网箱在水流中的响应特性,具有较好的解的稳定性和收束性,本方法通过进一步的实验验证,可以为实际网箱设计计算提供理论方法。 其次,由于网箱系统规模大,对其进行常规的模型实验与现场观测难度较大,因此,利用虚拟的数值实验方法在一定程度上替代模型实验和现场试验,既可以大幅度地节省工程设计费用,缩短设计周期,又可以获得许多实际实验难以得到的数据和信息,因此,本方法可以为网箱优化设计