(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111465282.9 (22)申请日 2021.12.0 3 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114626188 A (43)申请公布日 2022.06.14 (73)专利权人 中国水产科 学研究院南海水产研 究所 地址 510220 广东省广州市新港西路231号 (72)发明人 庞国良　张松　黄小华　王绍敏　 袁太平　胡昱　陶启友　 (74)专利代理 机构 武汉知伯乐知识产权代理有 限公司 42 282 专利代理师 王福新 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01)G06F 30/28(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 106202774 A,2016.12.07 CN 112806290 A,2021.0 5.18 CN 107094680 A,2017.08.2 9 CN 113268876 A,2021.08.17 WO 93126 51 A1,19 93.07.08 赵云鹏等.波浪作用下一种鲆鲽 类方形网箱 水动力特性数值模拟研究. 《中国水产科 学》 .2012,(第0 5期), 审查员 纪青 (54)发明名称 深远海网箱耦合动力响应数值分析方法及 系统 (57)摘要 本发明公开了一种深远海网箱耦合动力响 应数值分析方法， S100:建立包含网箱主体结构 及系泊系统的时域水动力分析模型； S200:建立 网衣时域水动力分析模型， 并确定网衣与网箱主 体结构之间系敷点的初始边界条件和初始张力 值； S300:提取网衣与网箱主体结构系敷点的位 置坐标， 利用时域耦合计算方法求解系敷点处的 位移变化值作为网衣时域水动力分析模型系敷 点处新的边界条件， 求得系敷点处网衣钢绳新的 张力值， 实现系敷点处运动及受力双向传递； S400:将系敷点处网衣钢绳的张力值施加于所述 网箱主体结构和系泊系统时域水动力分析模型 的系敷点处， S500:重复步骤S300 ‑S400， 实现深 远海网箱耦合动力响应数值分析。 本发明提高了 深远海网箱动力响应分析计算精度。 权利要求书3页 说明书7页 附图3页 CN 114626188 B 2022.10.18 CN 114626188 B 1.一种深远海网箱耦合动力响应数值分析 方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S100:建立包 含网箱主体结构及系泊系统的时域水动力分析模型； S200:建立网衣时域水动力分析模型， 并确定网衣与网箱主体结构之间系敷点的初始 边界条件和初始张力值； S300:给定时间步长， 提取网衣与网箱主体结构系敷点的位置坐标， 利用时域耦合计算 方法求解系敷点处的位移变化值作为网衣时域水动力分析模型系敷点处新的边界条件， 求 得系敷点处网衣钢绳新的张力值， 实现系敷 点处运动及受力双向传递； S400:将系敷点处网衣钢绳的张力值施加于所述网箱主体结构和系泊系统时域水动力 分析模型 的系敷点处， 并对网箱主体结构及系泊系统施加 其他外载荷， 实现第一个时间步 长的网箱主体结构、 系泊系统以及网衣的耦合动力响应分析； S500:重复步骤S300 ‑S400， 遍历所有时间步长， 实现深远海网箱耦合动力响应数值分 析。 2.根据权利要求1所述的一种深远海 网箱耦合动力响应数值分析方法， 其特征在于， 步 骤S300中， 所述系敷 点处运动及受力双向传递包括： S301:网箱主体结构系敷点处六自由度变化值通过时域耦合计算方法传递到网箱网衣 系敷点处； S302:网箱网衣系敷点处张力变化通过时域耦合计算方法传递到网箱主体结构系敷点 处。 3.根据权利要求2所述的一种深远海 网箱耦合动力响应数值分析方法， 其特征在于， 所 述运动及受力双向传递包括： S303： 根据网箱主体结构和系泊系统水动力分析模型得到当前时间步内网衣系敷点处 的坐标变化； S304： 根据系敷 点坐标变化计算出 此处六自由度的位移变化 量； S305： 通过时域耦合计算程序， 以动态链接库的形式将系敷点处位移变化作为输入条 件更新到网衣水动力分析模型中； S306： 计算当前时间步内网衣系敷 点处的网绳张力分布； S307： 根据网绳张力值计算得到网衣系敷 点处受力合力； S308： 通过时域耦合计算程序， 以动态链接库的形式将系敷点处受力作为输入条件更 新到网箱主体结构及系泊系统水动力分析模型中， 完成时间步内系敷点处运动及受力的一 次数据传递。 4.根据权利要求1 ‑3中任一项所述的一种深远海网箱耦合动力响应数值分析方法， 其 特征在于， 步骤S10 0中， 网箱主体结构的动力平衡方程 为：                     （1） 式中， 为质量矩阵， 为阻尼矩阵， 为刚度矩阵， 为位移， 为速度， 为加速 度， 为结构外载荷；               （3） 式中， 为重力， 为浮力， 为风载， 为波浪力， 水流阻力， 为系泊恢复力，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114626188 B 2为网衣系敷 点张力； 网箱主体结构在海上受到风、 浪、 流环境荷载的综合作用， 在时域范围内， 求解的运动 方程为：             （4） 式中， 为系统惯性荷载， 为系统阻尼荷载， 为系统刚度荷载， 为外部荷载，p是位移向量， 是速度向量， 是加速度向量， 为模拟时间。 5.根据权利要求4所述的一种深远海 网箱耦合动力响应数值分析方法， 其特征在于， 步 骤S100中， 系泊系统运动方程 为：                  （5） 式中， 为系泊缆在波流载荷下的拖曳力， 为惯性力， 为浮力， 为自身重 力， 为系泊缆张力， 为系泊缆在集中质量 点的加速度， 为集中质量 点位移。 6.根据权利要求4所述的一种深远海 网箱耦合动力响应数值分析方法， 其特征在于， 步 骤S100中， 网衣集中质量 点处的运动方程 为：                 （6） 式中， 为网衣在波流载荷下的拖曳力， 为惯性力， 为浮力， 为自身重力， 为网衣网绳张力， 为网衣在集中质量 点的加速度， 为集中质量 点位移。 7.根据权利要求1 ‑3中任一项所述的一种深远海网箱耦合动力响应数值分析方法， 其 特征在于， 步骤S40 0中， 所述耦合动力响应分析包括： S401： t=0时刻， 求 解网衣系敷 点处的系统动力响应； S402： 判断当前时刻是否满足设定的计算时长； S403： 如果满足就将所有时间步长内的计算结果输出； S404： 如果 不满足就进行网衣与网箱主体结构系敷 点处的运动及受力传递； S405： 更新时间步长， 并将系敷 点处运动及受力进行导入； S406： 进行t=t +△t时刻网衣系敷点处的系统动力响应求解， 完成时间步 内的一次迭代 计算。 8.一种深远海 网箱耦合动力响应数值分析系统， 其特征在于， 用于实现如权利要求1 ‑7 中任一项所述的方法， 包括： 水动力模型建立模块， 用于建立包含网箱主体结构及系泊系统的时域水动力分析模 型， 建立网衣时域水动力 分析模型， 并确定网衣与网箱主体结构之间系敷点的初始边界条 件和初始张力值； 运动及受力双 向传递模块， 用于提取网衣与网箱主体结构系敷点的位置坐标， 利用时 域耦合计算方法求解系敷点处的位移变化值作为网衣时域水动力分析模型系敷点处新的 边界条件， 求得系敷 点处网衣钢绳新的张力值； 耦合动力响应分析模块， 用于将系敷点处网衣钢绳的张力值施加于所述网箱主体结构 和系泊系统时域水动力 分析模型 的系敷点处， 实现第一个时间步长的网箱主体结构、 系泊权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114626188 B 3