基于数值模拟的单锚张纲张网水动力性能研究

摘要

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.