【摘 要】
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由于海洋渔业资源的匮乏,水产养殖技术成为当今发展的焦点,越来越多的养殖网箱出现在近海开放式海域,而柔性结构的网箱在波浪冲击下容易造成损毁,为了提高养殖网箱的安全和保障养殖鱼群的正常生长,浮式防波堤的制造与安装起到了关键性作用。同时海洋养殖逐渐趋于智能化和自动化,养殖设备需要满足足够的电能供给。因此,本文提出一种新型浮式防波堤系统,该系统由双浮筒浮体结构、Savonius桨叶潮流能捕获结构以及系泊结
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由于海洋渔业资源的匮乏,水产养殖技术成为当今发展的焦点,越来越多的养殖网箱出现在近海开放式海域,而柔性结构的网箱在波浪冲击下容易造成损毁,为了提高养殖网箱的安全和保障养殖鱼群的正常生长,浮式防波堤的制造与安装起到了关键性作用。同时海洋养殖逐渐趋于智能化和自动化,养殖设备需要满足足够的电能供给。因此,本文提出一种新型浮式防波堤系统,该系统由双浮筒浮体结构、Savonius桨叶潮流能捕获结构以及系泊结构组成,从数值计算和试验研究两方面对其水动力性能进行分析。考虑到防波堤系统长期工作的可靠性,本文对其系泊系统进行了疲劳分析。本文主要完成了以下工作:首先,对新型防波堤系统的浮体结构、潮流能捕获桨叶结构以及系泊结构进行设计,得到防波堤系统初步方案和设计指标。对浮式防波堤的数值理论进行研究,包括消波理论、时域水动力方程求解理论和系泊力求解理论。针对Savonius桨叶的影响,对数值理论进行修正和改进。其次,分别利用AQWA和APDL参数化语言,建立防波堤水动力模型和有限元模型。利用AQWA水动力求解程序对模型进行数值模拟,比较分析新型桨叶型防波堤与无桨叶双浮筒防波堤的运动响应、消浪性能和系泊载荷响应结果。同时研究三个关键几何参数对新型防波堤水动力性能的影响。再次,建立防波堤试验模型和试验测试系统,从消浪性能和系泊张力响应两方面展开规则波试验研究,对周期影响结果和几何参数影响结果进行验证。最后,分析长期随机波浪载荷环境下该新型防波堤系泊系统的张力范围分布情况,根据该宽带张力分布特性,提出一种BP神经网络疲劳损伤预测模型,并在MATLAB下对该模型进行参数优化和训练。依据T-N曲线和P-M累计疲劳理论,对比分析人工神经网络疲劳损伤预测结果和水动力计算的结果。
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