近日，中国海洋大学水产学院海洋渔业技术研究室团队围绕海上风电与深远海养殖融合发展的关键工程问题，在Nature旗下首个工程领域子刊Communications Engineering（《通信·工程》）发表题为 “Nonlinear dynamic response characteristics of a cube net cage integrated in a jacket foundation at various submerged depths”的研究论文。研究室在读博士生张远茂为本文第一作者，毕春伟教授为通讯作者。
创新点
本研究面向海上风电与深远海养殖融合发展的工程需求，针对导管架基础内集成立方体悬挂式网箱的多体耦合结构，创新性的引入罚函数思想，基于穿透模型建立了网衣与结构的接触作用，系统研究了不同下潜深度条件下网箱在波流联合作用中的非线性动力响应特征。重点揭示了下潜深度对网箱运动响应、缆绳张力分布及结构非线性特征的影响机制。结果表明，下潜深度作为关键可控参数，会显著改变网箱的受力状态、运动幅值和结构稳定性，并影响系统在复杂海洋环境中的动力响应规律。该研究为导管架基础与养殖网箱一体化结构的水动力分析、结构优化设计和运行安全评估提供了理论依据与技术支撑。
穿透模型
导读
随着海上风电开发和海洋牧场建设不断向深远海推进，海洋空间资源的高效集约利用成为重要发展方向。将养殖网箱与海上风电支撑结构进行一体化设计，不仅能够提高海域利用效率，还为推动海洋可再生能源开发与现代海洋渔业协同发展提供了新思路。风渔融合结构在服役过程中将受到波浪、海流等复杂海洋环境荷载的持续作用。由于网箱系统由柔性网衣、缆绳和底部构件组成，具有大位移、大变形和显著非线性等特征，其动力响应问题较传统海洋结构更为复杂。特别是网箱下潜深度直接影响其所处流场环境、波浪作用强度及整体受力状态，是决定结构稳定性和服役性能的重要设计参数。但目前针对导管架集成悬挂式立方体网箱在不同下潜深度下动力响应特性的系统研究仍相对不足，相关非线性机理尚不清晰。
针对这一问题，本研究以导管架基础内悬挂立方体网箱为对象，构建了刚柔复合结构的数值模型，并在波流联合作用条件下开展了系列工况分析。研究将下潜深度作为核心控制变量，在保持代表性背景波浪参数不变的条件下，系统考察了不同下潜深度对网箱运动、缆绳张力和整体结构非线性响应的影响。通过对比不同工况下结构动力行为的演化规律，进一步揭示了导管架基础与悬挂网箱耦合体系在复杂海洋环境中的响应机理。
网箱运动响应
非线性特性
