【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及網箱性能評估，特別涉及一種基于纜索動力學的翼型網箱性能評估方法及系統。
技術介紹
1、在現代水產養殖業中，網箱養殖作為一種高效集約化的養殖方式，廣泛應用于海洋和淡水養殖中。特別是翼型網箱，憑借其優越的水動力學特性和結構穩定性，已成為一種重要的養殖設備。然而，由于水環境的復雜多變，翼型網箱在實際應用中會受到不同水流、波浪和風力等因素的影響，導致其性能和穩定性面臨挑戰。因此，如何在不同水環境條件下準確評估翼型網箱的性能，成為保障養殖安全和提升養殖效益的關鍵問題。
2、現有技術中，網箱性能評估方法多采用靜態測試和簡單數值模擬，無法全面反映網箱在動態水環境下的受力和變形情況。例如，傳統的水動力測試方法主要依賴于實驗室中的小規模模型試驗，無法完全模擬實際水域中的復雜環境。此外，現有的數值模擬方法在考慮網箱與水體交互作用時，通常忽略了纜索的非線性動力學特性，導致評估結果的準確性和可靠性不足。
3、本專利技術提出了一種基于纜索動力學的翼型網箱性能評估方法，該方法的創新在于綜合運用纜索動力學和深度學習算法，通過動態水環境條件下的數值仿真模擬，全面評估翼型網箱的受力和變形情況。相比于傳統方法，本專利技術能夠更準確地預測網箱在復雜水環境中的性能變化，確保網箱的結構安全和功能穩定，為翼型網箱的設計、優化和實際應用提供了科學依據和技術支持。同時，本專利技術所采用的纜索動力學和lstm算法相結合的方法，具有較高的通用性和適用性，可推廣應用于其他類型的網箱養殖設備和水工結構物的性能評估中。
1、為了解決上述至少一個技術問題，本專利技術提出了一種基于纜索動力學的翼型網箱性能評估方法及系統。
2、本專利技術第一方面提供了一種基于纜索動力學的翼型網箱性能評估方法，包括：
3、將翼型網箱放置于不同水環境條件中進行實驗操作，將翼型網箱表面進行劃分，得到n個等面積劃分網格，確定翼型網箱在不同水環境條件下的每個劃分網格的應力情況，得到翼型網箱在不同水環境條件下的應力應變數據；
4、獲取翼型網箱的激光掃描數據，根據所述激光掃描數據建立翼型網箱的三維幾何模型，根據所述應力應變數據對所述三維幾何模型進行網格劃分，生成n個計算網格；
5、基于纜索動力學和所述應力應變數據對所述計算網格進行數值仿真模擬操作，得到翼型網箱的數值仿真模型；
6、實時獲取待投放翼型網箱的目標水域在預設時間段的實際水環境條件變化數據，基于lstm算法構建目標水域的水環境條件變化預測模型，將所述實際水環境條件變化數據導入所述水環境條件變化預測模型中進行訓練，對未來預設時間段目標水域的水環境條件變化進行預測，得到水環境條件變化預測結果；
7、將所述水環境條件變化預測結果導入翼型網箱的數值仿真模型中進行仿真模擬，得到仿真結果；
8、根據所述仿真結果對翼型網箱在目標水域中的性能進行評估，得到評估結果。
9、本方案中，所述將翼型網箱放置于不同水環境條件中進行實驗操作，將翼型網箱表面進行劃分，得到n個等面積劃分網格，確定翼型網箱在不同水環境條件下的每個劃分網格的應力情況，得到翼型網箱在不同水環境條件下的應力應變數據，具體為：
10、將翼型網箱放置于不同水環境條件下進行應力實驗操作，所述水環境條件包括水流方向、水流速度、水體波浪頻率和強度；
11、將翼型網箱表面進行等面積劃分，得到n個等面積劃分網格，實時記錄翼型網箱在不同水環境條件下的每個劃分網格的受力數據，所述受力數據包括受力強度、受力方向；
12、根據所述受力數據繪制翼型網箱在不同水環境條件下的應力分布熱力圖，將所述不同水環境條件下的不同應力分布熱力圖進行綜合分析，確定翼型網箱在水環境中每個劃分網格的受力強度范圍，得到綜合應力分布熱力圖；
13、基于聚類算法對所述綜合應力分布熱力圖中每個劃分網格進行聚類操作，將受力強度范圍和受力方向具有相似性的劃分網格歸為一類，得到聚類結果；
14、根據所述聚類結果中每一類聚類結果的受力強度范圍和受力方向確定翼型網箱的高應力區域、中應力區域、低應力區域，得到翼型網箱在不同水環境條件下的應力應變數據。
15、本方案中，所述獲取翼型網箱的激光掃描數據，根據所述激光掃描數據建立翼型網箱的三維幾何模型，根據所述應力應變數據對所述三維幾何模型進行網格劃分，生成n個計算網格，具體為：
16、通過激光掃描設備獲取翼型網箱的激光掃描點云數據，對所述激光掃描點云數據進行預處理，所述預處理包括去除噪聲和冗余數據；
17、基于所述激光掃描點云數據構建翼型網箱的三維幾何模型；
18、根據所述應力應變數據，設定不同等級應力區域的三維幾何模型網格的初始化劃分密度和劃分形狀；
19、根據所述初始化劃分密度和劃分形狀將翼型網箱的三維幾何模型表面進行網格劃分，得到一次網格劃分三維幾何模型；
20、獲取不同等級應力區域的最高受力強度值，根據所述最高受力強度值計算一次網格劃分三維幾何模型中不同等級應力區域的每個網格的平均受力強度；
21、設定三維幾何模型中劃分后的網格的平均受力強度閾值，對所述平均受力強度大于平均受力強度閾值所對應等級的應力區域進行二次網格劃分，直至三維幾何模型中所劃分的網格的平均受力強度均小于平均受力強度閾值，得到三維幾何模型的n個計算網格。
22、本方案中，所述基于纜索動力學和所述應力應變數據對所述計算網格進行數值仿真模擬操作，得到翼型網箱的數值仿真模型，具體為：
23、獲取構建翼型網箱的纜索的材料信息和直徑信息、纜索之間的連接信息，根據所述纜索的材料信息和直徑信息、纜索之間的連接信息確定構建翼型網箱的纜索之間的相互作用力；
24、基于構建翼型網箱的纜索之間的相互作用力通過非線性有限元方法構建翼型網箱的纜索動力學方程，所述纜索動力學方程包括翼型網箱纜索的振動、形變和受力分析；
25、建立翼型網箱周圍水環境的結構動力學模型和網箱材料力學核心邊界參數模型，將所述纜索動力學方程、結構動力學模型和網箱材料力學核心邊界參數模型與三維幾何模型的每個計算網格進行結合，根據翼型網箱在不同水環境條件下的應力應變數據確定每個計算網格在不同水環境條件中受力狀態，并將所述受力狀態導入所述纜索動力學方程中，形成每個計算網格在不同水環境條件下的纜索動力學方程，得到翼型網箱的數值仿真模型。
26、本方案中，所述實時獲取待投放翼型網箱的目標水域在預設時間段的實際水環境條件變化數據，基于lstm算法構建目標水域的水環境條件變化預測模型，將所述實際水環境條件變化數據導入所述水環境條件變化預測模型中進行訓練，對未來預設時間段目標水域的水環境條件變化進行預測，得到水環境條件變化預測結果，具體為：
27、實時獲取待投放翼型網箱的目標水域在預設時間段的實際水環境條件變化數據，將所述實際水環境條件變化數據構建為時間序列數據，將所述時間序列數本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于纜索動力學的翼型網箱性能評估方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于纜索動力學的翼型網箱性能評估方法，其特征在于，所述將翼型網箱放置于不同水環境條件中進行實驗操作，將翼型網箱表面進行劃分，得到N個等面積劃分網格，確定翼型網箱在不同水環境條件下的每個劃分網格的應力情況，得到翼型網箱在不同水環境條件下的應力應變數據，具體為：
3.根據權利要求1所述的一種基于纜索動力學的翼型網箱性能評估方法，其特征在于，所述獲取翼型網箱的激光掃描數據，根據所述激光掃描數據建立翼型網箱的三維幾何模型，根據所述應力應變數據對所述三維幾何模型進行網格劃分，生成N個計算網格，具體為：
4.根據權利要求1所述的一種基于纜索動力學的翼型網箱性能評估方法，其特征在于，所述基于纜索動力學和所述應力應變數據對所述計算網格進行數值仿真模擬操作，得到翼型網箱的數值仿真模型，具體為：
5.根據權利要求1所述的一種基于纜索動力學的翼型網箱性能評估方法，其特征在于，所述實時獲取待投放翼型網箱的目標水域在預設時間段的實際水環境條件變化數據，基于L
6.根據權利要求1所述的一種基于纜索動力學的翼型網箱性能評估方法，其特征在于，所述將所述水環境條件變化預測結果導入翼型網箱的數值仿真模型中進行仿真模擬，得到仿真結果，具體為：
7.根據權利要求1所述的一種基于纜索動力學的翼型網箱性能評估方法，其特征在于，所述根據所述仿真結果對翼型網箱在目標水域中的性能進行評估，得到評估結果，具體為：
8.一種基于纜索動力學的翼型網箱性能評估系統，其特征在于，所述基于纜索動力學的翼型網箱性能評估系統包括儲存器以及處理器，所述儲存器包括基于纜索動力學的翼型網箱性能評估方法程序，所述基于纜索動力學的翼型網箱性能評估方法程序被所述處理器執行時，實現如下步驟：
9.根據權利要求8所述的一種基于纜索動力學的翼型網箱性能評估系統，其特征在于，所述將所述水環境條件變化預測結果導入翼型網箱的數值仿真模型中進行仿真模擬，得到仿真結果，具體為：
10.根據權利要求8所述的一種基于纜索動力學的翼型網箱性能評估系統，其特征在于，所述根據所述仿真結果對翼型網箱在目標水域中的性能進行評估，得到評估結果，具體為：
...【技術特征摘要】
1.一種基于纜索動力學的翼型網箱性能評估方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于纜索動力學的翼型網箱性能評估方法，其特征在于，所述將翼型網箱放置于不同水環境條件中進行實驗操作，將翼型網箱表面進行劃分，得到n個等面積劃分網格，確定翼型網箱在不同水環境條件下的每個劃分網格的應力情況，得到翼型網箱在不同水環境條件下的應力應變數據，具體為：
3.根據權利要求1所述的一種基于纜索動力學的翼型網箱性能評估方法，其特征在于，所述獲取翼型網箱的激光掃描數據，根據所述激光掃描數據建立翼型網箱的三維幾何模型，根據所述應力應變數據對所述三維幾何模型進行網格劃分，生成n個計算網格，具體為：
4.根據權利要求1所述的一種基于纜索動力學的翼型網箱性能評估方法，其特征在于，所述基于纜索動力學和所述應力應變數據對所述計算網格進行數值仿真模擬操作，得到翼型網箱的數值仿真模型，具體為：
5.根據權利要求1所述的一種基于纜索動力學的翼型網箱性能評估方法，其特征在于，所述實時獲取待投放翼型網箱的目標水域在預設時間段的實際水環境條件變化數據，基于lstm算法構建目標水域的水環境條件變化預測模型，將所述實際水環境條件變化數據導入所述水環境條件變化預...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王紹敏，馬振華，楊謝秋，王文飛，毛福考，胡靜，
申請(專利權)人：中國水產科學研究院南海水產研究所，
類型：發明
國別省市：
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