深水网箱是一种重要的水产养殖方式。与传统近岸网箱相比,深水网箱的集约化程度高、养殖密度大,为鱼类提供丰富食物来源,提高了鱼类生长速度和品质。海水的流动可以带走鱼类排泄物,因而有效减少深水网箱内鱼类病害。这些优势激发了深水大型网箱的发展潜力,不断提高了水产养殖的经济效益。目前这一海洋新兴战略产业已受到越来越多专家学者和研究人员的关注。因此,新型深水网箱的开发和研究是十分必要的。本文在传统深水重力式网箱设计基础上,针对海上遮蔽少的开放区域,抵抗由台风灾害造成的恶劣海况,提出了两种深水养殖网箱抗台设计方案。对原型网箱和两种抗台设计的深水网箱水动力性能进行研究,分析验证了抗台设计方案的合理性与可行性。本文的主要研究内容包括:1.在传统深水网箱设计基础上,根据波级表、风力等级表、热带气旋等级表等设计环境要素,确定台风环境下的工况。针对抵御海上台风恶劣海况的需求,分析深水网箱的常见破坏形式,提出了两种不同构型的深水养殖网箱抗台设计方案,分别为中间浮圈式和底部系泊式深水网箱。2.基于势流理论和非线性有限元方法,建立深水网箱的数值模型,在定常流下进行数值模拟,将网衣体积剩余计算值与试验值进行对比,验证了数值网衣计算方法的准确性,并对原型深水网箱的网衣密实度、流速衰减因子和流速进行了敏感性分析。3.基于数值网衣计算方法研究与验证,对原型深水网箱和两种抗台设计的深水网箱水动力性能开展研究,分析入射角、波高和周期的变化对深水网箱的系泊缆张力、标记点运动响应和容积损失的影响规律,并和原型深水网箱对比,分析抗台设计方案的抵御台风效果。结果表明,本文所验证的数值网衣计算方法能够模拟深水网箱变形和容积损失。提出的两种深水养殖网箱抗台设计方案体现出比原型网箱更佳的水动力性能,在系泊系统满足安全校核的前提下,均较好地保持了网箱容积,维护了鱼类的生存空间。和中间浮圈式网箱相比,底部系泊式网箱的系泊缆张力分布更对称,运动偏移量更低,网箱容积保持更完整,因此,本文确定的抗台设计方案为底部系泊式深水网箱。