網(wǎng)片水動(dòng)力系數(shù)實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬.pdf

1、網(wǎng)漁具是當(dāng)前世界捕撈業(yè)中使用最廣泛的捕撈工具。在漁具設(shè)計(jì)和作業(yè)性能改進(jìn)中，網(wǎng)片的力學(xué)問(wèn)題涉及漁具的阻力和載荷，張力分布和形狀，以及漁具的調(diào)整控制等動(dòng)態(tài)性能，還影響漁具周圍的流態(tài)和對(duì)捕撈對(duì)象的刺激，這些都可能影響捕撈效率和耗能。因此，網(wǎng)具的設(shè)計(jì)不僅要考慮捕撈對(duì)象的行為習(xí)性，而且要求降低阻力，減少漁船的燃油消耗，提高捕撈效率。材料科學(xué)的飛速發(fā)展，聚乙烯、尼龍等合成纖維材料的出現(xiàn)，新型網(wǎng)片的使用，使得網(wǎng)具材料與網(wǎng)具結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化。

2、>　　此外，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，帶動(dòng)了數(shù)值計(jì)算領(lǐng)域的進(jìn)步，有限元法、集中質(zhì)量法和質(zhì)點(diǎn)彈簧系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于漁具的數(shù)學(xué)力學(xué)建模和動(dòng)態(tài)模擬方面。使得原本難以實(shí)現(xiàn)或者需要耗費(fèi)漫長(zhǎng)時(shí)間的工程力學(xué)解析計(jì)算，運(yùn)用計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算后，在較短時(shí)間內(nèi)就能得到運(yùn)算結(jié)果。可以使用數(shù)值模擬方法來(lái)分析結(jié)構(gòu)物受力狀況以及在外力作用下的位移及變形，既可以更好地了解網(wǎng)具的作業(yè)性能，又節(jié)約了大量的資金和時(shí)間。而網(wǎng)片的水動(dòng)力學(xué)特性是決定網(wǎng)具力學(xué)特性的關(guān)鍵性因素。

3、對(duì)網(wǎng)片水動(dòng)力學(xué)系數(shù)的測(cè)定將是進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和網(wǎng)具數(shù)值計(jì)算的重要基礎(chǔ)性工作，對(duì)它的深入研究將對(duì)于豐富漁具設(shè)計(jì)理論，優(yōu)化漁具的數(shù)學(xué)力學(xué)模型，優(yōu)化漁具設(shè)計(jì)，提高漁具的效率和漁具安全性能等具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用意義。
　　在2014年，利用東海水產(chǎn)研究所的循環(huán)水槽，對(duì)固定在方形圓截面框架上的9種網(wǎng)片進(jìn)行了系列實(shí)驗(yàn)研究，并使用MATLAB軟件對(duì)固定在框架上的網(wǎng)片進(jìn)行了模擬分析研究，結(jié)果如下：
　　(1)由于框架的兩條邊始終與來(lái)流方

4、向垂直，在變動(dòng)沖角的過(guò)程中，沖角與框架的阻力系數(shù)呈一次關(guān)系，此公式省略，框架整體受力以阻力為主；沖角為45°時(shí)，在升阻比最大，升力系數(shù)接近于阻力系數(shù)的一半。從框架的阻力與沖角的關(guān)系，分析推求出的圓柱體CN90為1.61.
　　(2)在動(dòng)水槽中對(duì)9種網(wǎng)片的水動(dòng)力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)試。涉及的參數(shù)包括水流對(duì)網(wǎng)片的沖角、流速、網(wǎng)片的水平縮結(jié)系數(shù)ET，網(wǎng)片的水動(dòng)力學(xué)升力系數(shù)CL、阻力系數(shù)Cd、升阻系數(shù)比K等。結(jié)果表明：①阻力系數(shù)隨著沖角的增大而

5、增大，隨著流速和網(wǎng)線直徑的增大而減小；②在沖角為0-45°時(shí)，升力系數(shù)總體呈增大的趨勢(shì)；最高達(dá)1.02；當(dāng)沖角45-90°時(shí)升力系數(shù)逐漸減?。虎凵柘禂?shù)比 K最大值出現(xiàn)在20°附近；在30-90°之間，K值呈減小趨勢(shì)；④當(dāng)雷諾數(shù)Re小于1500，沖角小于45°時(shí)，阻力系數(shù)呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)；而沖角大于45°時(shí)，阻力系數(shù)呈減小的趨勢(shì)。雷諾數(shù) Re大于2800時(shí)，阻力系數(shù)基本趨于穩(wěn)定。⑤得出網(wǎng)目尺寸60mm，網(wǎng)線直徑為1.15mm、2.25

6、mm、3.5mm，ET為0.3,、0.5、0.707時(shí)沖角、雷諾數(shù)與水動(dòng)力三者之間關(guān)系的三維圖。⑥在相同工況下升阻力系數(shù)均隨著d/a的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。⑦升阻力系數(shù)隨占空率的增大而減小。⑧得出T0網(wǎng)片的升阻力公式如下：此公式省略。⑨在網(wǎng)線實(shí)密度較大時(shí)，T90的阻力系數(shù)較T0的阻力系數(shù)小，建議在拖網(wǎng)網(wǎng)身使用T90網(wǎng)片，以減小阻力。
　　(3)應(yīng)用MATLAB軟件，模擬固定在方形框架上尼龍網(wǎng)片，獲得在恒定流作用下的張力分布以