一种深海养殖工船水动力数值预报方法及其设备技术

本发明专利技术公开了一种深海养殖工船水动力数值预报方法及其设备，包括：S1、建立数值预报模型，对养殖工船的船体外壳与网衣表面进行网格划分；S2、确定计算中波浪频率、浪向和金属网衣的孔隙效应系数；S3、利用边界元方法直接求解各点的速度势，计算得到养殖工船所受波浪激励力、附加质量系数、阻尼系数及运动响应幅值算子数据；S4、重复步骤S3，得到不同S2输入参数下的水动力计算数据，并将不同自由度下的计算数据结果进行后处理，以进行养殖工船耐波性能的预报。本发明专利技术能大幅降低计算所需单元数量，提高计算效率，考虑船体与网衣的水动力耦合效应，实现对养殖工船水动力和耐波性高效数值预报，提高结构设计与系泊系统设计的计算效率。提高结构设计与系泊系统设计的计算效率。提高结构设计与系泊系统设计的计算效率。

【技术实现步骤摘要】
一种深海养殖工船水动力数值预报方法及其设备


[0001]本专利技术涉及海洋工程装备的
，特别是涉及一种深海养殖工船水动力数值预报方法及其设备。

技术介绍

[0002]随着经济的发展，当今社会对高质量海水养殖产品的需求迅速增长。相较传统的浅滩养殖，深海养殖具有养殖空间广阔、环境相对友好、养殖效率高和养殖产品质量优异等优势，因此进行以深海养殖为代表的海水养殖业开发是当今世界公认的发展趋势。然而，深海环境复杂多变且缺乏屏障保护，传统的柔性养殖网箱无法抵挡较大的风浪荷载，将在恶劣的深海环境中产生巨大变形，难以保障作业人员和养殖生物的安全，从而迫使深海养殖设备开始转型升级，深海养殖工船的设计理念因此诞生并于近些年高速发展。
[0003]深海养殖工船以典型的船体或海洋工程结构作为主体框架并提供浮力，并使用金属网衣包覆结构表面来进行内外水体交换。由于深海养殖工船需要进行长期的在位作业，为了抵抗极端环境荷载，对深海养殖工船受到的波浪荷载和水动力性能进行预报，对其在结构设计、运动响应极值和系泊系统设计阶段都尤为重要。
[0004]关于浮体水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深海养殖工船水动力数值预报方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、根据深海养殖工船的物理特性建立数值预报模型，以及对深海养殖工船的船体外壳与金属网衣表面进行网格划分；S2、确定计算中波浪频率、浪向和金属网衣的孔隙效应系数；S3、利用边界元方法直接求解所述深海养殖工船各点的速度势，进而数值计算得到深海养殖工船所受波浪激励力、附加质量系数、阻尼系数及运动响应幅值算子数据；S4、对所述波浪的任意频率、浪向和金属网衣的孔隙效应系数重复步骤S3，得到不同波浪频率、浪向和金属网衣孔隙效应系数下的水动力计算数据，并将不同自由度下的计算数据结果进行后处理，以进行深海养殖工船耐波性能的数值预报。2.如权利要求1所述的深海养殖工船水动力数值预报方法，其特征在于，步骤S1中，所述深海养殖工船的物理特性包括深海养殖工船的几何形状、质量、重心、转动惯量、水静力回复刚度矩阵；所述建立数值预报模型包括对于深海养殖工船的金属网衣部分使用带有孔隙效应系数的偶极子单元进行模拟；对于深海养殖工船的两侧受到流体作用但不透空的部分，使用不带有孔隙效应系数的偶极子单元进行模拟；对于深海养殖工船的剩余部分则使用面板单元进行模拟。3.如权利要求1所述的深海养殖工船水动力数值预报方法，其特征在于，步骤S2中，所述波浪的频率和浪向根据实际计算需求确定；浪向的范围为0
‑
360
°
；所述金属网衣的孔隙效应系数由实际金属网衣孔隙率确定。4.如权利要求1所述的深海养殖工船水动力数值预报方法，其特征在于，步骤S3中，还包括在进行数值计算前，具体输入步骤S1中所建立的数值预报模型的物理特性以及所划分的网格信息，以及步骤S2中所述波浪的频率、浪向和金属网衣的孔隙效应系数。5.如权利要求1所述的深海养殖工船水动力数值预报方法，其特征在于，步骤S3中，所述边界元方法为引入多孔介质流动边界条件的边界元方法，在频域内对深海养殖工船进行计算。6.如权利要求5所述的深海养殖工船水动力数值预报方法，其特征在于，步骤S3中，所述引入多孔介质流动边界条件的边界元方法中，建立金属网衣两侧流速与压强差的联系，即在金属网衣处下列方程成立：其中：分别为金属网衣朝向外界海域和养殖舱的速度势；为n方向的偏导数；n
j
为n的j自由度分量；i为虚数单位；k0为入射波波数；对于绕...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彬彬，刘子琪，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：