立式曲面V型网板在拖网系统中的力学配合计算研究

为获知网板对拖网系统力学配合计算的影响,运用网板平衡方程结合钢索张力方程,建立拖网系统力学配合计算模型,并选取一款广泛使用的立式曲面V型网板及其相应的中层拖网,将网板水动力性能水槽实验数据,结合"龙腾"号的拖网及拖船实测数据带入力学模型,从翼端处的张力起始,逐步计算并分析手纲、网板、曳纲的受力情况,得到网板工作冲角、曳纲长度及张力、拖网翼端深度等拖网系统参数值。结果显示,冲角、曳纲长度和翼端深度随拖曳速度增加而减小;翼端深度及曳纲张力随曳纲连接点Z坐标的增加呈指数增长,随手纲连接点Z坐标增加呈线性减小;通过调节曳纲连接点Z坐标在0.1~0.6 m,可控制工作冲角为17.77°~18.55°,翼端深度为124.3~192.3 m,曳纲张力达40 210~42 219 N;通过调节手纲连接点Z坐标在-0.4^-0.05 m,可控制工作冲角为16.54°~19.85°,翼端深度为75.9~679.5 m,曳纲张力达39 533.5~57 933 N;减少网板在水中重量,可减小拖船功率负荷,更适合在浅层作业;减小网板面积,可降低网板工作冲角,同时减小拖船功率负荷,更适合在稍深的水层作业。

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。

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。

两种立式曲面V型网板水动力性能的实验研究

为比较两种立式曲面V型网板的水动力性能,该文通过水槽模型实验测量网板阻力xF、升力yF,计算了网板的阻力系数DC、升力系数LC和升阻比K。结果表明:LC和K随冲角?的增大呈先升后降趋势,DC随冲角的增大呈上升趋势;当冲角??30o时,1号网板升力系数最大值LmaxC?1.509,此时DC?0.686,K?2.198;冲角??20o时,升阻比最大值maxK?2.892,此时LC?1.158,DC?0.400;当冲角??30o时,2号网板升力系数最大值LmaxC?1.603,此时DC?0.765,K?2.095;冲角??15o时,升阻比最大值maxK?2.555,此时LC?1.013,DC?0.397。根据实验结果,建议网板的最佳工作冲角范围为15o–30o,此时1号网板升力系数LC?0.8且升阻比K?2.0,2号网板升力系数LC?1.0且升阻比K?2.0。此外,不同冲角下,1号网板升阻比大于2号网板,具有较高的扩张效率,冲角为10o–30o时,2号网板的升力系数大于1号网板,表明其具有较高的扩张性能。

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.

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.

立式V型曲面开缝网板的水动力性能数值模拟研究

立式V型曲面开缝网板在拖网捕捞中应用广泛,网板的水动力性能研究有助于了解网板的最佳工作冲角、网板的升力系数和阻力系数随工作冲角的数值变化。通过研究网板的最佳工作冲角能够提高网板的使用性能,提高网板的渔获效益。通过数值仿真的方法对网板的水动力性能进行研究,主要研究在5种流速下的升力系数、阻力系数、升阻比在冲角范围为10°~90°的变化及网板周围的流线型与涡流图。研究表明网板的阻力系数随着冲角的增加持续上升,而升力系数与升阻比呈先上升后下降的趋势,网板在45°时取得最大升力系数,表明临界冲角为45°,在20°时,升阻比取得最大值。网板升力系数在冲角45°之前不断上升,冲角45°之后,升力系数不断下降,冲角45°时网板背流面出现了流动分离,所以45°是网板的最佳工作冲角。

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.