ANSYS AQWA系泊分析：漂浮式海洋牧场养殖装置系泊系统设计

海洋牧场能源综合利用与养殖装置设计方案


引言

海洋牧场作为推进现代渔业转型升级的重要方向，结合海洋能源开发与养殖技术，日益受到全球各地的重视。在海洋牧场的建设中，综合风能、波浪能、潮汐能等海洋能源，以及智能渔业技术的利用，可以大幅提升资源可持续利用水平。本文针对“海洋渔场1号”平台，设计了一种半潜式海洋牧场养殖装置，旨在通过结合海洋能源平台建设，实现能源与养殖的综合一体化，以期为未来海洋牧场与能源综合利用平台的设计和建造提供科学依据。

海洋牧场计算理论及模型

首先，探讨浮体在波浪作用下运动问题的关键计算方法。通过分解波浪影响，利用速度势理论求解浮体周围流场，得到速度势的定解条件。依据运动学、动力学条件以及物体表面对边界的影响，最终转化为浮体的波浪激励力模型，并转换为时域运动方程。




随后，依据“海洋渔场1号”搭建了漂浮式海洋牧场养殖装置的计算模型。设置平台的主尺度参数，使用半潜式结构，分为上层平台、立柱、网箱结构和下浮体，并结合海洋牧场的整体结构图和水动力计算模型。

系泊设计方案说明

考虑到海洋牧场的实际情况，选择了悬链线式的系泊系统设计。设计研究了不同工况下的环境参数，风力机和水轮机的载荷特性，并基于间接时域分析法对时域水动力性能进行了系统的分析。明确系泊系统的设计要求包括满足平台在各种工况下的位移变化限制和系泊线的强度要求。

在研究海洋牧场的运动响应和系泊受力时，设计了纯锚链方案和锚链钢缆锚链组合式系泊方案，并在不同浪向条件下分别对两种方案进行了分析。重点关注了作业工况和生存工况下，装置的持航过程及其对系泊系统的影响。

算例分析及结论

采用间接时域分析法对海洋牧场进行两阶段的时域耦合分析，分别针对作业工况和生存工况，探讨各自的特点及其对海洋牧场的影响。通过对比作业工况下两种不同系泊方案的性能特点以及生存工况下的系泊平衡性，我们得出以下结论：

1. 系泊性能的综合考量：在作业工况下，纯锚链方案相比组合式系泊方案更有效控制了海洋牧场的运动范围，同时满足了安全性要求，且系泊张力理想。在生存工况下，纯锚链方案同样表现出较高的安全性及适应性。

2. 部分失效情况下的适应性：即使系泊系统部分失效，通过分析发现，剩余的系泊线仍能保证平台的整体稳定性，在给定的工况条件下，海洋牧场的安全性能得到保证。

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