南海灯光罩网沉降性能研究

根据2013年3月至4月南海灯光罩网渔船测定的沉降深度数据及搜集的渔船操作数据和海洋环境数据,对南海灯光罩网沉降深度和沉降速度与时间的关系进行了研究,并构建多元线性回归模型分析了灯光罩网最大沉降深度与放网时间、海流速度等因子的影响关系。结果显示:(1)网口纲一边沉降过程中沉降深度呈现两端深中间浅的趋势,网口纲两端最大沉降深度基本一致;(2)网口纲一边沉降速度呈现两端快中间慢的趋势,网口纲两端沉降速度都在10 m水深达到最大,而网口纲中部在5 m水深达到最大;(3)网具沉降深度与时间的关系式为H=-0.0008t2+0.4766t+1.2063(R2=0.9985),网具沉降速度与时间的关系式为:V=-1E-07t2-0.0018t+0.5269(R2=0.8813);(4)多元线性回归分析显示放网时间、风流向夹角、绞纲时间对网具最大沉降深度影响极为显著(P0.001),而海流速度、风力对网具最大沉降深度影响不太显著(P0.1);且各影响因子之间不存在多重共线性(κ=2.396100)。可为改善南海灯光罩网沉降性能提供参考,并为海上生产提供指导。     

沉降对多孔方型人工鱼礁流场效应影响的数值模拟

礁体沉降作为人工鱼礁投放后普遍产生的现象,对人工鱼礁周围流场会产生影响。为研究多孔方型人工鱼礁不同沉降情况下流场效应的变化,采用计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术,利用Fluent软件模拟在固定来流流速为0.8 m/s时,5种不同沉降程度下单体鱼礁周围的流场情况。结果显示:与无沉降时(初始状态)相比,在沉降程度为20%时,上升流最大高度降低约1.0 m,最大上升流流速增大约0.015 m/s,侧向流速增大区域(大于来流速度)扩大至1.5倍左右,同时礁体背流面透水区域增大,背涡流区域沿水流方向移动约2 m,礁体周围流场情况一定程度上变得更加复杂;在沉降程度为40%时,上升流流速最大值与初始状态相比减少约为0.010 m/s,侧向流增大区域基本一致,此时礁体背流面透水区变化较大,有形成一个逆时针涡旋的趋势;当沉降程度达到60%时,礁体周围流场效应开始明显下降,上升流最大高度相较于初始状态降低约3.2 m,上升流最大流速降低约0.600 m/s,侧向流速增大区域与壁面间距缩短约0.4 m,背涡流区域有消失的迹象;在沉降程度达到80%时,礁体流场效应基本丧失。研究表明,对于多孔方型人工鱼礁,在沉降程度40%以内,人工鱼礁仍然能够发挥着较好的流场效应;礁体在沉降程度达到60%时,礁体周围流场复杂程度相较于初始状态有明显损失,之后随着沉降深度增加,礁体流场效应逐渐消失。     

基于OpenFOAM的化工泵全流场数值模拟及性能预测

为了验证开源软件OpenFOAM在化工泵数值计算中的准确性,以OpenFOAM5.0为平台,在0.3 Qd^1.4 Qd(Qd为设计工况流量)的工况范围内对IH型化工离心泵进行稳态和瞬态全流场数值计算。流动控制方程选取标准k-ε湍流模型,稳态和瞬态计算分别采用simpleFoam和pimpleDyMFoam求解器。通过后处理软件ParaView显示计算得到的泵内流速、压力及流线分布,分析泵内旋涡与流动损失的关系,预测计算泵的扬程、输入功率及效率等外特性参数。在同样的计算模型、网格及边界条件下,将开源软件OpenFOAM和商用CFD软件预测计算的泵性能参数与实测结果进行对比,结果表明:OpenFOAM在化工泵性能预测方面有较高的精度。     

矩形曲面网板水动力性能的数值模拟

拖网网板为网衣提供水平张力,是拖网作业系统非常重要的渔具构件之一。该文利用CFD软件FLUENT研究了展弦比对矩形曲面网板其水动力性能的影响。研究中设计了2种不同展弦比λ的网板,在流速1.54m/s,迎流冲角α=0°~50°时,建立数值水槽进行数值模拟,得到网板的阻力系数Cd、升力系数Cl、俯仰力矩系数Cm和升阻比K,对比不同网板的水动力性能差异。结果表明,1号网板(λ=2.0)与2号网板(λ=1.5)的最大升力系数分别为0.85(α=15°)和0.92(α=42°);最大升阻比分别为9.59和8.35,俯仰力矩系数的绝对值分别为0.013和0.001。可见,展弦比越大,临界冲角和Cl值越小,最大升阻比越高,但稳定性越差。研究结果可为拖网网板的结构优化设计提供参考。     

渔具性能初步评价及影响渔获性能因子概述

我国捕捞渔具从单纯引进、消化吸收,到自主创新,经历了较长的过程。目前在海洋开发利用方面还存在如高能耗、效率低、技术装备落后等问题。追踪并整理国内外众多文献,对我国拖网捕捞渔具使用过程中存在的诸多问题进行了详细阐述,并对柔性体材料的优点及在拖网渔具应用的必要性与可行性进行了探讨,以期为今后我国进一步发展环境友好型拖网渔具提供参考。     

我国大网目拖网渔具研究进展与应用现状

采用大尺寸网目替代传统的小网目以提高拖网渔具的性能是捕捞技术革新方面一项重要内容。扩大网具前部网目尺寸以及改进网目结构能够减少阻力,提高网口垂直扩张,并已获得广泛应用;我国对大网目拖网的应用研究已取得了一些有价值的结论和良好的经济效益,对模型试验方法提出了新的修订理论;但是,由于基础研究的相对不足以及渔用材料和工艺落后,我国在拖网设计理论上不够完善,尚未完全实现远洋大型拖网渔具的自主设计和制作。从网目尺寸、网目结构和渔用材料以及理论设计基础等方面简要阐述了我国大网目拖网的应用研究进展,为我国进一步提高捕捞技术提供参考。     

粉碎机异形筛片气流场数值模拟及试验研究

针对传统环筛式锤片饲料粉碎机存在气固环流层影响粉碎机性能的问题,采用理论分析、数值模拟、粉碎性能试验相结合的方法,对粉碎机安装异形筛片时粉碎室内物料颗粒受到的气力作用和内部流场运动规律进行研究。分析粉碎机使用异形筛片对粉碎性能的影响。优化后的异形筛片分别命名为B_1(小圆弧半径R_1=51mm)、B_2(R_1=83mm)、B_3(R_1=93mm),利用流体动力学软件对粉碎室安装3种异形筛片的气流场进行数值模拟,获得粉碎室气流场分布信息。在相同工况下,对装有3种异形筛片的CPS-420型粉碎机进行粉碎性能试验,分析不同筛片对物料粉碎效果的影响。模拟结果表明:粉碎机采用间隔分段圆弧筛片后,粉碎室环流区域产生不同强度的涡旋,能够改变物料环流运动规律,提高物料过筛能力;锤片组扫过区域的气流呈现出较为杂乱无序的分布状态,有利于形成湍流运动,从而增加物料颗粒受打击几率。粉碎性能试验结果表明:锤片饲料粉碎机安装B_3筛片的粉碎机生产效率,较B2、B1筛片分别提高8.1%、16.0%,吨料耗电量分别降低10.5%、15.0%,温升分别降低0.6和0.1℃。优化后的3种异形筛片,能够提高粉碎机的生产效率,降低电能的损耗、改善物料温升,对提高锤片饲料粉碎机性能具有积极意义。     

数值模拟并行处理技术及应用研究

并行数值模拟是高含水后期调整挖潜,提高水驱采收率的重要手段之一。简述了数值模拟并行处理技术,介绍了构建高性能的计算平台、构建数据安全存储区域网的思路和做法以及运用高性能计算实现百万节点并行数值模拟处理的应用实例。     

垃圾焚烧二恶英环境暴露的数值模拟研究进展

回顾了垃圾焚烧二恶英排放对周边环境介质暴露的数值模拟研究进展情况。在评估垃圾焚烧厂排放的二恶英对周边环境的影响和暴露风险时,选用大气扩散模式不仅可以从空间上定量地反映源排放对周边环境影响的范围和强度,还可以识别出环境中较大落地浓度所在位置和距离;在掌握模拟区域的PCDD/Fs和PCBs等特征污染物排放清单以及常规污染物清单的基础上,采用CMAQ模型对于研究某一区域内大气复合污染方面具有优势;在忽略二恶英与气溶胶颗粒间的吸附和富集作用、与其他大气成分间的化学反应的情况下,采用ISC3的ISCST3模型开展毒性污染物风险评估的研究较为成熟。多介质源归趋模型主要用于评估一个区域内污染物在多相介质间的交换过程,并确定污染物的最终去向,但它不易于从空间上反映污染物的分布及影响范围和强度等;而源解析模型则主要基于受体角度估计各种排放源对受体的贡献率。因此,在实际应用中联合使用多种模型对二恶英环境暴露水平进行模拟,并紧密结合环境监测手段,建立起监测数据对模拟结果有效性检验的方法,是今后该研究应关注的重点。     

柴油机的性能改进及缸内工作过程的三维数值模拟

论述了1105柴油机的改进原理,对改进前的花瓣型燃烧室和改进后的盆形燃烧室建立了几何模型并划分动态网格.利用仿真软件STAR-CD对改进前后的1105柴油机的燃烧过程进行三维数值模拟,计算了两种不同燃烧室的缸内气相流场及其燃烧的温度场和压力场,并进行了对比分析.试验结果表明,模拟计算值与实测值基本吻合,改进后的盆形燃烧室的1105柴油机有更好的动力性和燃油经济性.表明在模拟精度达到一定水平时,发动机缸内燃烧过程的三维仿真计算可用来降低产品的研制周期和费用,是一种有效的研究和设计手段.     

渔用自增强聚乙烯单丝的拉伸力学性能分析

在标准实验室环境里,对渔用自增强聚乙烯(self-reinforced polyethylene,简称SRPE)单丝的结晶形态、拉伸力学性能进行了分析。结果表明：渔用SRPE单丝结晶度、声速值比普通聚乙烯(polyethylene,简称PE)单丝均有提高,其内部生成了串晶结构;SRPE单丝断裂强度、结节强度和结强损失率比普通PE单丝分别提高了12．75％、4．82%和12．69％,而断裂伸长率降低了27．72％。结论可供渔具设计及网线材料选配时参考。     

渔用自增强聚乙烯单丝的拉伸力学性能分析

在标准实验室环境里,对渔用自增强聚乙烯(self-reinforced polyethylene,简称SRPE)单丝的结晶形态、拉伸力学性能进行了分析。结果表明：渔用SRPE单丝结晶度、声速值比普通聚乙烯(polyethylene,简称PE)单丝均有提高,其内部生成了串晶结构;SRPE单丝断裂强度、结节强度和结强损失率比普通PE单丝分别提高了12．75％、4．82%和12．69％,而断裂伸长率降低了27．72％。结论可供渔具设计及网线材料选配时参考。     

聚丙烯单丝耐磨性能的比较研究

在标准实验室环境下,对用两种不同工艺(用热风拉伸和用热水箱拉伸)生产的聚丙烯(PP)单丝的耐磨性能进行了比较。结果表明,用热水箱拉伸的PP单丝伸长变化小,单位线密度磨断次数多,且强度保持率优于用热风拉伸的PP单丝,故用热水箱拉伸的PP单丝具有较好的耐磨性。     

基于数值模拟的单锚张纲张网水动力性能研究

为深入开展单锚张纲张网渔具结构优化、渔获性能评价研究,使用数值计算方法对其水动力特性和形状进行模拟。根据田内准则将中国东海近海渔业生产中常用的单锚张纲张网(230 m×180 m)按大尺度比为25和小尺度比为3.95缩小,然后使用集中质量法对模型张网进行离散化处理,并对网目进行群化。建立拓扑结构,在此基础上采用有限元方法建立单锚张纲张网数学模型并进行数值模拟。结果表明:网具从初始状态到稳定状态的时间随流速的增加而减小;当流速较小时,网口水平和垂直扩张较好,随着流速的增加,网口两侧网衣垂直扩张逐渐减小,上、下纲中部高度未见明显减小,但后坠程度逐渐增大,网具纵向拉伸逐渐增大,网口的宽度明显减小,而网口高度略有下降;网具各部分网衣的缩结系数从网身到网囊逐渐减小,且随着流速的增加而减小;网具的总阻力(F)随流速的增加而增加,且与流速(v)呈F=480.1×v1.722的关系;网具上纲和下纲两端结附网线张力载荷较为集中,且随着流速的增加,集中载荷分布趋势愈加明显。研究表明,通过数值模拟分析网具的总体扩张和阻力,掌握张网网具各部分网衣和纲索的张力载荷分布,以及随流速的变化情况,分析网具的受力均匀性和结构合理性,了解各部分网衣的横向扩张情况,这对于分析网具整体选择性、滤水性和渔具的导鱼性等至关重要。     

板翅式换热器结构优化及其性能数值模拟

板翅式换热器内部纵横两个维度的流量分配不均,导致其换热性能降低。基于单相流量分配理论和板翅式换热器内部流场特性,通过改变换热器进出口管个数、进出口方式、端部入口管相对位置等,建立了新型板翅式换热器结构。基于CFD方法的Fluent数值计算方法,对板翅式换热器优化前后的流量分配特性进行数值模拟,研究优化后的端部入口管相对位置、入口管个数及出口管个数对流量分配的影响规律。结果表明:改变进出口方式可以均衡各通道路径在入口和出口处的总压降,有效改善板翅式换热器的流量分配特性;优化后的板翅式换热器最佳参数组合是端部入口管相对位置为0.033、入口管个数为5、出口管个数为1,该结构可以使气相和液相的流量不均匀度降低约50%,对提高换热器换热性能具有重要意义。     

基于数值模拟的单锚张纲张网水动力性能研究

为深入开展单锚张纲张网渔具结构优化、渔获性能评价研究,使用数值计算方法对其水动力特性和形状进行模拟。根据田内准则将中国东海近海渔业生产中常用的单锚张纲张网(230 m×180 m)按大尺度比为25和小尺度比为3.95缩小,然后使用集中质量法对模型张网进行离散化处理,并对网目进行群化。建立拓扑结构,在此基础上采用有限元方法建立单锚张纲张网数学模型并进行数值模拟。结果表明:网具从初始状态到稳定状态的时间随流速的增加而减小;当流速较小时,网口水平和垂直扩张较好,随着流速的增加,网口两侧网衣垂直扩张逐渐减小,上、下纲中部高度未见明显减小,但后坠程度逐渐增大,网具纵向拉伸逐渐增大,网口的宽度明显减小,而网口高度略有下降;网具各部分网衣的缩结系数从网身到网囊逐渐减小,且随着流速的增加而减小;网具的总阻力(F)随流速的增加而增加,且与流速(v)呈F=480.1×v1.722的关系;网具上纲和下纲两端结附网线张力载荷较为集中,且随着流速的增加,集中载荷分布趋势愈加明显。研究表明,通过数值模拟分析网具的总体扩张和阻力,掌握张网网具各部分网衣和纲索的张力载荷分布,以及随流速的变化情况,分析网具的受力均匀性和结构合理性,了解各部分网衣的横向扩张情况,这对于分析网具整体选择性、滤水性和渔具的导鱼性等至关重要。     

海南省清澜渔港近岸台风浪数值模拟及波高重现值的推算

选取1980—2010年在海南省东海岸登陆的、每年强度等级最高的31个台风数据,应用MIKE21Spectral Wave计算模型,模拟清澜渔港台风浪的全过程,并对其中3个台风浪进行模型率定,计算结果与海南省清澜渔港近岸30 m水深处波浪实测数据相吻合。应用皮尔逊Ⅲ型频率曲线软件进行分析,清澜渔港近岸30 m水深处最大有效波高出现在N至NE方向,百年一遇的有效波高为5.78 m,50年一遇的有效波高为5.3 m,20年一遇的有效波高为4.6 m。本研究结果可对渔港的规划设计、防灾减灾提供有效参考,特别对缺少波浪实测资料的近岸工程具有实际应用价值。     

声诱捕捞技术的研究现状和应用前景

介绍了声诱捕捞技术的概念及国内外声诱捕捞技术的研究现状;针对目前渔业资源所面临的问题,分析和探讨了声诱捕捞技术在保护渔业资源和渔业环境方面所起的作用;阐述了声诱捕捞技术的应用前景,并提出了结合声诱捕捞技术在中国建设淡水牧场的新构想。     

海南省清澜渔港近岸台风浪数值模拟及波高重现值的推算

选取1980—2010年在海南省东海岸登陆的、每年强度等级最高的31个台风数据,应用MIKE21Spectral Wave计算模型,模拟清澜渔港台风浪的全过程,并对其中3个台风浪进行模型率定,计算结果与海南省清澜渔港近岸30 m水深处波浪实测数据相吻合。应用皮尔逊Ⅲ型频率曲线软件进行分析,清澜渔港近岸30 m水深处最大有效波高出现在N至NE方向,百年一遇的有效波高为5.78 m,50年一遇的有效波高为5.3 m,20年一遇的有效波高为4.6 m。本研究结果可对渔港的规划设计、防灾减灾提供有效参考,特别对缺少波浪实测资料的近岸工程具有实际应用价值。