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。     

波浪作用下箱网式浮鱼礁水动力特性研究

人工鱼礁可分为沉鱼礁和浮鱼礁,人工鱼礁投放是海洋牧场建设的重要工程基础。浮鱼礁主要用于诱集和保护中上层鱼类,投放受底质条件限制较小,尤其在淤泥底质的海域具有良好的适应性。浮鱼礁主体结构处于中上层位置,受波浪等动力环境影响较大,鱼礁的结构安全性和稳定性是设计和投放中需要重点关注的问题。本研究集合鱼礁集鱼、护鱼和养殖的功能,提出了一种多功能箱网式浮鱼礁结构设计,并建立了水动力数值模型,分析探讨了波高和入水深度对两种锚定形式(单锚绳和多锚绳)的浮鱼礁安全性和稳定性的影响。研究结果表明,相同条件下,单根锚绳固定形式下的锚绳受力总体约为四根锚绳固定时的锚绳受力总和,但网衣网线受力较四根锚绳固定时小。波高对单根锚绳固定的浮鱼礁最大偏转角度影响较大,但四根锚绳固定时,可以显著地降低浮鱼礁最大偏转角度,有效地提高浮鱼礁的稳定性,而且波高越大,效果越明显。波高不变的情况下,随着入水深度的增加,浮鱼礁水平最大偏移迅速减小。当浮鱼礁入水深度为波高的2倍以上时,两种固定方式下的浮鱼礁运动差别可以忽略。     

波流入射方向对网格式锚碇网箱水动力特性的影响

运用集中质量方法和刚体运动学原理,建立了单体网格式网箱在波流联合作用下浮架、网衣和锚碇系统受力和运动的数学模型.利用物理模型试验对本数学模型的正确性进行了验证.在此基础上计算了2种波流作用方向、各工况下单体网格式网箱3类锚绳(锚碇锚绳、连接锚绳、网格锚绳)受力、浮架运动及网衣变形的结果,并分析了波流作用方向对网格式锚碇网箱水动力特性的影响.结果表明,当波流作用方向由正向变为斜向(45°)时,锚碇锚绳与连接锚绳受力有较大程度的增加,网格锚绳受力有较小程度的增加;浮架水平方向、竖直方向运动幅度有一定程度减小,浮架倾角及网衣变形变化不明显.     

桁架与板架混合结构形式养殖船水动力特性频域分析

为了研究由桁架结构和多个板架结构浮体构成的养殖船的水动力性能及运动响应特性,文章基于三维势流理论结合Morison方程对养殖船的水动力特性进行了频域计算,获得了养殖船的水动力参数和运动响应,据此完成了分析.结果表明,养殖船附加质量、辐射阻尼对频率的变化较为敏感,敏感程度在养殖船各方向运动上明显不同;且摇动运动的附加质量...     

波浪作用下一种鲆鲽类方形网箱水动力特性数值模拟研究

针对鲆鲽类方形重力式网箱在纯波浪条件下的水动力特性,采用数值模拟的方法对鲆鲽类方形深水重力式网箱的主要部件——浮架系统、配重系统、锚碇系统进行了模拟。将模拟结果与实验结果进行分析比较表明,数模与物模各量值吻合良好,平均相对误差均不超过9%,表明数值模拟的方法能较好地模拟鲆鲽类方形深水重力式网箱的水动力特性。在此基础上,用数值模拟的方法,进一步研究了底框质量和网衣高度的改变对网箱各参数的影响,模拟结果显示,底框质量改变主要影响锚绳受力和底框倾角,底框质量从80 g升至100 g再升至140 g的过程中,锚绳受力平均增幅分别为13%和19%,同时增大底框质量有助于减小底框运动倾角,其平均降幅分别为8.8%和9.3%;网衣高度由20 cm增至30 cm后,锚绳受力平均增加15%,同时网衣的增高导致对浮架和底框的牵制作用加大,使得浮架和底框的运动幅度有所减小,降幅不超过10%。在以上研究结果的基础上,为鲆鲽类网箱的设计与优化提供了参考建议。     

Development of a low-energy midwater trawl with different combinations of trawl nets and trawl doors through model experiments

Greenhouse gas (GHG) emissions from fisheries are of primary concern because of their effects on the environment. GHG emissions from fisheries are mainly related to their fuel consumption. Furthermore, the fuel consumption of fisheries also influences their economics. Therefore, many studies have been conducted to find ways of reducing fuel consumption in fishing operations that use fishing gear. The fuel consumption of fishing gear is generally related to its hydrodynamic resistance and the distance traveled. It mostly depends on the drag created, which is affected by towing speed. Based on model experiments, this study proposes new designs of trawl net and trawl doors to reduce fuel consumption in fisheries. The low-energy midwater trawl developed here can reduce the resistance force on the gear by 37.5%. It can also save 17% of the fuel consumption per voyage. Furthermore, this study investigates the efficiency of a low-energy trawl from an economic point of view. The findings of this study will be useful in reducing GHG emissions in fishing operations and thus contribute to a reduction in fishing costs through fuel savings.     

Scale model of a new midwater trawl system for sampling pelagic larval and juvenile fish

SUMMARY: A new midwater sampling trawl was designed to collect pelagic larval and juvenile fish. It has a rigid square frame of 2.25 m², with a 12.5 m high strength polyethylene net. The cambered V-type depressor with a camber ratio of 15%, aspect ratio of 6.0, and dihedral angle of 20° was hung to the bottom of the frame with four slings based on the principle of the parallelogram. A 1/5 scale model net of the prototype was made to examine the towing performances in a circulating water tank. The depth of the net and the attack angle of the depressor were measured at various flow velocities ranging from 30 to 100 cm/s with warp lengths of 260, 310, 360, 410 cm. The depressor held the setting angle closely, and the fluctuating range of the net depth was only 2% for the longest warp length over a wide range of flow velocities. This sampling trawl could maintain near constant depth under various flow velocities by the results of model experiment.     

西南大西洋阿根廷滑柔鱼资源及其对环境响应的研究进展

阿根廷滑柔鱼 (Illex argentinus) 为短生命周期的大洋性浅海种,是西南大西洋公海渔场重要的经济头足类,主要捕捞方式为鱿钓和底拖网。在阿根廷滑柔鱼底拖网作业过程中存在能耗高、船网匹配差等问题,需要对其水动力性能进行研究。以六片式小网目阿根廷滑柔鱼单船底拖网为母型网 [200 m×113.8 m (84.6 m)],按照田内准则 (大尺度比λ=30,小尺度比 λ'=5) 制作模型网,通过模型试验探究了拖速、浮沉比、水平扩张比 (袖端间距与下纲长度比值) 对底拖网网口高度、网具阻力、能耗系数和功率消耗的影响。结果表明,拖速为3 kn、水平扩张比 (L/S) 为0.54时,浮沉比从0.6增至0.7,网口高度从9.66 m增至14.1 m,阻力从73.73 kN增至83.48 kN,但随着拖速的增大,浮沉比对网口高度和阻力的影响降低;拖网网口扫海面积小于200 m²时,能耗系数受水平扩张比影响较大,反之,受网口高度影响较大;功率消耗随拖速和水平扩张比的增加而增大,拖速超过4.0 kn时,功率消耗占比船舶主机功率超过10%。     

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。     

Development of a plumb staff beam trawl for sampling demersal fauna

A small (5.1-m footrope) plumb staff beam trawl system was developed for sampling fish and shellfish in shallow coastal waters. Several SCUBA dives were made to observe it in operation, and compare it with an otter-trawl design that had previously been employed. Day-night comparisons of catch rates and size composition of the catch were conducted, and indicated that the beam trawl performed equally well in daylight and darkness. The plumb staff beam trawl system appears to be a far more effective stock assessment tool than the otter-trawl design that has previously served as a standard in this region.     

桁拖网不同网目结构的网囊对虾类的选择性

为改善东海近海桁拖网对主要虾类的选择性,使用对比作业法,在吕泗渔场开展了多个航次、不同网目结构（菱形、方形及转向网目）网囊的选择性试验,并进行了选择性分析。在选择性分析中,将几何相似原理运用于选择性曲线模型（Richards曲线）,并使用极大似然估计法进行参数估计,同时使用假设检验理论对选择性曲线模型进行简化。选择性模型对哈氏仿对虾（Parapenaeopsis hardwickii）和葛氏长臂虾（Palaemon gravier）渔获数据的拟合结果显示,选择性模型具有较好的拟合性,但存在航次间差异;不同网目结构网囊的选择性曲线模型都可简化为Logistic曲线;对于哈氏仿对虾,相比菱形网目网囊,方形网目和转向网目网囊的L50较大,而SR较小（菱形和方形网目之间差异显著,菱形和转向网目之间差异不显著）;对于葛氏长臂虾,方形网目和转向网目网囊的L50较大（菱形和方形网目之间差异显著,菱形和转向网目之间差异不显著）。根据虾类在网囊中的逃逸行为,方形网目、转向网目具有较好选择性的原因在于这2种网目较传统菱形网目不易合拢;不同网目结构网囊的选择性对开展渔具种类选择性研究具有重要意义。