海洋工程装备与技术 ›› 2026, Vol. 13 ›› Issue (2): 81-89.doi: 10.12087/oeet.2095-7297.2026.02.11
黄铭其1,徐文凯2,张驰1
HUANG Mingqi1,XU Wenkai2,ZHANG Chi1
摘要: 针对当前50 m及以上水深远海风渔融合导管架结构安全性研究匮乏的问题,本研究旨在探究50 m水深风渔融合导管架结构在网衣荷载与挡流设施联合作用下的结构可靠性,为深远海养殖实证工程与风渔融合产业规模化发展提供理论支撑和工程设计依据。采用理论分析与数值模拟相结合的研究方法,基于经典力学和结构力学原理完成结构概念设计与荷载分析,借助有限元分析软件构建包含桩-土-网衣-挡流设施的一体化耦合有限元模型,设计无网衣、有网衣、有网衣+15°挡流板三类工况,对比分析50年一遇风暴与正常运营两种海况下的结构动力响应,并开展极限强度校核和关键参数敏感性分析。研究表明,网衣附加荷载对风渔融合导管架结构安全存在显著影响,50年一遇风暴工况下,网衣使关键构件最大应力、平台水平位移、斜撑最大内力增幅均超416%,结构疲劳损伤度也大幅提升;设置 15°挡流板可有效优化结构受力状态,使网衣区域流速降低 23.3%,关键构件应力与平台位移下降约35%,疲劳损伤降低82.3%,且挡流板自身附加荷载未造成结构应力超限;敏感性分析显示网衣破损率与结构应力呈负相关,15°为兼顾减载效果与自身荷载的最优挡流板安装角度。优化挡流设施是提升50 m水深风渔融合导管架结构安全性的有效途径,网衣应作为主结构系统重要组成部分进行耦合设计,设计阶段需采用桩-土-网衣-挡流-导管架一体化耦合分析方法;后续将通过水槽模型实验(1∶50缩尺)和计算流体动力学与结构动力学双向耦合模拟,精确捕捉网衣荷载传递规律,同时开展挡流设施模块化施工技术研究,为深远海风渔融合项目工程实践提供更完善的技术支撑。
中图分类号: