基于CFD评估尺度效应对V型网板水动力的影响

按相似准则等比例缩小网板构建物理模型测定其水动力,是研究网板水动力特征的主要方式。基于V型网板,利用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)对比分析了3种尺度比(1∶2、1∶3和1∶4)的网板和3种厚度(2、5和10 mm)下的升、阻力系数及流场分布,并将其与模型试验结果进行对比,探究不同物理模型尺度对估算网板水动力的影响。结果表明：1)随着冲角的增加,各尺度的网板阻力系数逐渐增大,升力系数先增大后减小,升阻比逐渐减小;2)在30°冲角之后,网板后部出现明显的分离涡,造成模拟升力减小;3)随着网板模型尺度的增大,网板表面边界层分离效果和尾流区流场分离涡逐渐增强,网板升、阻力及升阻比亦呈增大趋势。网板厚度对流场及升、阻力影响较小,最大升力系数相对于模型试验平均误差为4.97%;4)随着模型尺度增大,网板水动力的预测误差逐渐减小。     

加筋结构对V型网板水动力性能的影响研究

网板作为拖网渔具的重要属具,其水动力性能对拖网渔具的可操作性和渔获效率均有十分重要的影响。以我国近海拖网渔船配置的加筋V型网板为研究对象,通过与传统无筋V型网板的水动力性能对比分析,研究加强筋对V型网板水动力性能的影响机理,并通过开展动水槽实验对数值计算结果的有效性进行验证。在此基础上,通过改变展弦比、板面折角、加强筋尺寸等设计参数,研究其对加筋V型网板水动力性能的影响规律。结果表明,在大冲角(40°以上)时,加筋V型网板的升、阻力系数与传统V型网板相比呈显著下降趋势;加强筋的存在较为明显地降低了V型网板在最佳工作冲角(10°左右)下的升阻比;增设加强筋后,V型网板的最大升阻比依然会随展弦比的增加而呈逐渐增大的趋势,但不同的展弦比下V型网板的最大升阻比有较为明显的降低;加筋V型网板的板面折角变化引起最佳冲角的改变,但最大升阻比会随板面折角的增加呈现显著增大的趋势;加强筋间距较大时会引起V型网板最大升阻比的明显降低,其尺寸的增加也会在一定程度上降低网板的升阻比。     

立式V型曲面网板的水动力性能

采用正交优选法来考察网板板面折角、展弦比以及后退角对立式V型曲面网板水动力性能的影响。试验结果证明影响网板水动力性能的最重要的因素是网板板面折角,其次是展弦比和后退角。当网板的板面曲率为14%、板面折角为12°、展弦比为1.60、后退角为10°时,网板具有较高的水动力性能。当冲角为25°和28°时,网板的升力系数均为1.68。另外,通过对优选网板添加模拟海底的试验证明,网板在底层作业时,其临界冲角从28°减小为25°;在常用工作冲角范围内,网板在底层时的扩张性能要高于中层,同时,网板的升阻比也略有上升,并能在较宽的冲角范围内持续保持较高的扩张性能。     

矩形V型曲面网板水动力性能的研究--Ⅰ导流板曲率与网板水动力性能的关系

本研究着重分析矩形V型曲面网板开缝口导流板曲率与网板水动力性能的关系.结果证明当网板的展弦比为0.68,缝口中心线距网板前缘的距离与网板翼弦长度之比为0.316,导流板曲率为9%时,网板具有较高的水动力性能.当冲角为35°时,其升力系数为1.31,阻力系数为0.75,升阻比为1.746.同时证明了导流板曲率对力矩系数和压力中心系数的影响均很小,在常用冲角范围内该网板具有较高的稳定性.     

不同工作姿态下立式双曲面网板水动力及周围流场特性研究

网板是单拖网中实现网具扩张的重要属具,其稳定状态直接决定拖网网口扩张程度,进而影响渔获效率和经济效益。该研究以立式双曲面网板为研究对象,利用水槽模型试验和数值模拟(Computational fluid dynamics,CFD)探究立式双曲面网板在不同倾斜状态(内、外倾斜,前、后倾斜)和冲角下的水动力性能变化,并对网板周围流场和表面压力进行可视化。结果显示:1)模型试验和数值模拟的网板升力系数均在倾角为0°,冲角为25°时达到最大值,分别为1.69和1.88;而两者的阻力系数均随倾角增大逐渐减小。2)模型试验和数值模拟的升阻比均随倾角增大逐渐减小;当内倾角为5°时,两者的升阻比均达到最大,分别为3.27和3.69。3)压力中心系数Cpb随倾角变化基本保持不变;但当网板处于前倾状态时,Cpc随倾角增大而增加;而网板处于后倾状态时,Cpc随倾角增大逐渐减小。4)CFD结果显示,网板中心面后部旋涡随倾角增大逐渐减小;当网板处于内、外倾状态时,前端流速衰减区随倾角增大逐渐增加;但当网板处于前、后倾状态时,衰减区随倾角增大逐渐减小;网板处于前倾状态时,压力中心随倾角增大逐渐向网板上端翼弦移动,网板处于后倾状态时则出现相反结果。研究结果可为今后研究网板稳定性和合理使用及调整网板提供科学参考。     

立式双曲面网板水动力性能及流场可视化研究

网板是拖网作业系统中重要的属具之一,其水动力性能的优劣直接关系到拖网网口的扩张,并影响其生产效果和经济效益。采用单因素试验法,利用水槽模型试验和数值模拟(computational fluid dynamics, CFD)研究立式双曲面模型网板在不同展弦比λ(2.5、3.0、3.5、4.0)、弯曲度f/C(10%、15%、20%)、后退角Λ(0°、10°、15°)下的水动力性能,分析不同结构参数的网板水动力性能,对比两种方法的结果,并实现网板周围流场可视化。结果显示:①2号网板(λ=3.0、f/C=15%、Λ=10°)升力系数最大,冲角25°时,模型试验值为1.70,数值模拟值为1.88,阻力系数随冲角增大一直增大,且后部流速的模拟值和测定值平均偏差为4.40%,两种方法获得的结果吻合度高。②2号网板在流场分布中边界层分离点随冲角增大逐渐向翼端前沿移动,中心面后部涡旋随冲角增大一直增大,左翼板侧低压区随冲角增大呈先增大后减小趋势,网板尾部随冲角增大形成明显的翼端涡,产生涡升力对网板提供附加升力,使得立式双曲面网板比其他类型网板有较高升力。     

矩形V型曲面网板水动力性能的研究--Ⅱ展弦比、缝口位置、缝口宽度对网板水动力性能的影响

本研究采用正交优选法着重分析矩形V型曲面网板的展弦比、缝口位置、缝口宽度3个因数对网板水动力性能的影响.研究表明,当矩形V型曲面网板导流板曲率为9%时,展弦比为0.8,缝口位置距网板前缘的距离为0.28 L,缝口宽度为80 mm配合的网板具有较高的水动力性能.当冲角30°时,升力系数为1.30,阻力系数为0.67,升阻比可达1.94.试验表明优选网板添加模拟海底后,网板的临界冲角由35°减小为30°.在工作冲角范围内,网板在底层作业时扩张性能要优于中层,并且具有良好的稳定性.     

《2.5m~2V形网板》标准制定和网板模型风洞试验

《2.5,~2 V形网板》是农业部行业标准。本文详述了制定该标准的依据和各项主要参数。标准同板的翼弦(1)2060mm、翼展(b)1260mm、展弦比(A)0.635、板面折角15°～16°,质量280±10kg,面积计算式:s=1b-0.8R~2。并介绍了通过网板模型的风洞试验得出网板升阻力系数等的流体动力特性曲线。     

小展弦比立式曲面网板的水动力性能

为研究不同倾角和迎流冲角下小展弦比立式曲面网板的水动力性能,通过水槽模型实验计算网板的升力系数(C_L)、阻力系数(C_D)、浮力系数(C_Z)和升阻比(K)。结果显示:(1)C_L和K随冲角(α)的增加呈先升后降趋势,C_D随冲角的增加呈上升趋势;(2)无倾角情况下,冲角为30°时,升力系数最大值C_Lmax=1.699,此时C_D=1.140,K=1.490。冲角为15°时,升阻比最大值K_max=2.421,此时C_L=1.120,C_D=0.463;(3)横倾角(β)在-10°～10°变化时,C_Lmax=1.816(α=25°,β=-10°),K_max=3.405(α=10°,β=-10°)。横倾角为-5°和-10°时,网板具有一定浮力。冲角为10°～30°时,CZ平均值分别为0.16和0.25;(4)纵倾角(γ)在-10°～10°变化时,C_Lmax=1.823(α=25°或α=30°,γ=-10°),K_max=2.729(α=5°,γ=-5°)。纵倾角为-5°、-10°和5°时,网板具有一定浮力。冲角为10°～30°时,C_Z平均值分别为0.16、0.18和0.16。结果表明,该网板的最佳工作冲角范围为15°～30°,该冲角范围内网板C_L>1.1且K>1.45。     

拖网网板型式、结构与性能的研究与应用进展

在分析目前世界使用的网板的型式、结构与水动力性能的基础上,着重分析研究立式V型网板和矩形V型网板的水动力性能,并对我国远洋渔业目前使用的底拖网板的性能进行分析比较研究,为今后设计及合理选用网板提供科学依据.     

Study on the hydrodynamic characteristics of the rectangular V-type otter board using computational fluid dynamics

The hydrodynamic performance of the rectangular V-type otter board is studied by two kinds of numerical simulation methods. The model tests are conducted in the flume tank as well as a comparison to the numerical results. It is found that the CFX analysis is better at simulating the forces, especially for predicting the maximum lift coefficient and the maximum lift-drag ratio. On the other hand the FLUENT analysis is better at simulating the velocity field. The full-scale otter board is then studied by means of CFX simulation to investigate their hydrodynamic performance. The results show that the otter board will be optimized when the aspect ratio is set to 0.490 with a dihedral angle (Г) of 17°. It is confirmed that the numerical simulation is a powerful tool in studying the hydrodynamic characteristics of the otter board and is useful in designing and optimizing otter boards.     

单船拖网网板的现状及发展趋势

本文根据调查资料,结合研究开发及应用经验,着重介绍国内、外单船拖网网板的使用和研究开发现状,比较不同类型网板的结构型式和作业特点,并对6种具有代表性拖网网板的水动力性能进行对比分析,同时根据国内、外拖网网板的发展趋势,提出今后网板研究、开发的几点看法。     

矩形V型曲面网板和V型网板生产性对比试验

通过3个航次矩形V型曲面网板与V型网板作业性能和生产效果的对比试验。结果表明:在相同作业条件下,矩形V型曲面网板的水平扩张力可增大43.75%,阻力下降1.3%;试验船总产量和总产值分别比对比船提高18.13%和17.4%,试验船每消耗1 t柴油所获得的产量、产值与利润均可高于对比船。