近十年來，快速發展的海水網箱養殖業在滿足人們對水產品的需求上發揮了積極的作用，成為海洋漁業一個新的經濟增長點。但是，由于網箱養殖缺乏規劃和養殖網箱本身抗風浪能力和耐流特性差等原因，大多只能設置在風浪相對較小的內灣，致使近海海域網箱設置密度過大，導致水體自凈能力下降、魚類品質和產量下降。為此，將網箱養殖業由內灣、近海向外海或深海發展已成為一種必然選擇。然而，由于外海水域的海況復雜，海流流速和風浪大等原因，對網箱的水動力特性進行有限元分析和研究顯得尤為必要。通常的研究方法有模型實驗、海上實測和數值模擬。
      養殖網箱耐流特性是網箱工程設計中的重要問題之一，探求對這一問題的數值解法在近幾年得到了空前的重視。但是，由于深水抗風浪網箱箱體規模大，如果在有限元分析中單純以網衣網目腳為單元進行數值計算，往往因其計算量巨大而難以實現。在拖網形狀與張力的數值計算中提出了網目群化(mesh group)的概念，即根據實際需要可以將1個虛擬的“計算網目”代替一定數量的實際網目，從而減少拖網的計算單元數。Igor Tsukrov提出了等效桿單元的概念，在飛碟型網箱計算中試圖以有限個“等效桿單元”替代部分網衣單元(equivalent truss approach to net modeling)，以提高計算效率。但是，他們并未就“網目群化”及其對數值計算的影響進行討論。
      本研究根據網箱承受水動力的特點，提出了通過保持群化前后網衣水中重量和投影面積相等以保證網箱網衣總體水動力相同的原則，將若干個真實網目群化為1個虛擬的計算網目的網箱箱體網目群化方法，以減少計算單元，降低運算成本，節省運算時間。以文獻的有限元數值計算模型為基礎，通過與實測值之間的計算精度和運算效率的對比分析，探討了不同流速和配重條件下網目群化數目對計算結果和計算效率的影響。
      在文獻中提出了1種基于直線繩索單元的流場中網箱耐流特性的有限元數值計算方法，該方法將構成網箱箱體網衣的網目腳和加強繩索比擬為絕對柔軟并且只能承受拉伸張力的直線繩索單元，因此，整個網衣及其繩索系統可以看成是一系列這樣的直線繩索單元在其兩端結點處通過無摩擦鉸接而成的柔性集合體。計算模型假設直線繩索單元的張力僅僅作用于單元的軸線上，并且在單元的整個橫截面上為常數，網箱的繩索和網衣的網線材料各向同性，并且符合應力-應變的彈性虎克定律，單元的橫截面面積在變形過程中保持不變。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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