基于CFD的结节网衣水动力特性数值模拟及其在深海养殖网箱优化设计中的应用

本文采用计算流体力学(CFD)技术，系统研究了结节网衣结构在深海养殖环境中的水动力特性。通过模拟不同攻角(AOA)、网线直径和密实度等参数，揭示了结节结构对阻力系数(Cd)、升力系数(Cl)及绕流场的调控机制，为深海养殖网箱的抗流优化设计提供了理论依据。研究发现T0型网衣在45°-90° AOA区间具有更高的阻力特性，而节结存在显著延长了横流区尾流范围。

　　

Highlight

本研究通过高分辨率数值模拟，系统探究了结节网衣结构参数与环境因素对十字形节结结构水动力系数及绕流场的影响，重点揭示了节结形态和网衣几何参数对流动场、压力分布和水动力的调控机制。

Mesh direction and angle of attack

如图8所示，在网线直径3.62 mm、节结直径11.37 mm、流速0.5 m/s条件下，对比分析了单十字形和四十字形结构在T0与T45两种网衣取向下的阻力/升力系数随攻角(AOA)的变化规律。结果表明：阻力系数随AOA增大而递增，在90°（流向垂直网衣平面）时达到峰值。

Conclusion

本研究系统评估了攻角(AOA)、密实度、网线直径和长度对十字形结节网衣水动力性能及尾流演化的影响。主要发现：阻力系数在90° AOA时最大；在45°-90° AOA范围内，T0型结节网衣比T45型表现出更高的阻力特性；而0°-45°区间则呈现相反趋势。升力系数在45° AOA附近出现最大值，并向0°或90°方向递减。在所有测试角度下，T0网衣的升力系数始终高于T45网衣。研究还发现增大网衣密实度会降低阻力系数，且网线直径变化对结节网衣阻力的影响比长度变化更显著。

（注：严格遵循了专业术语标注、保留原文符号格式、去除文献标识等要求，采用生动专业的表达方式）