菱形与方形网目网囊的坛子网对小黄鱼选择性的比较研究

为探究坛子网网囊网目形状和尺寸对小黄鱼(Larimichthys polyactis)选择性的影响,分别设计了3种规格菱形网目(内径30 mm、40 mm、50 mm)和方形网目(内径20 mm、30 mm、40 mm)网囊,采用套网法,于2020年秋季在黄海海州湾海域开展了12次海上试验;在分析渔获物组成和小黄鱼幼鱼逃逸率基础上,应用Logistic选择性模型,分析网目形状和网目尺寸对小黄鱼选择性的影响。结果显示:试验渔获物中共包含不同种类63种;小黄鱼体长范围为80~134 mm,平均体长为106 mm;在菱形网目和方形网目网囊中其渔获量占总渔获量的比例分别为41.45%和36.83%;相同网目尺寸条件下,方形网目网囊小黄鱼幼鱼释放效果优于菱形网目,网目尺寸为40 mm时,方形网目尾数和质量逃逸率比菱形网目分别高34.53%和34.39%;网目尺寸为30 mm和40 mm的方形网目网囊的50%选择体长(L 50)比对应的菱形网目选择性分别高5.93%,18.84%;渔获物组成中,小黄鱼的幼鱼比例非常高,超过90%,基本全为幼鱼。基于上述试验结果,综合考虑海州湾小黄鱼资源状况和生产效益,建议将海州网坛子网捕捞小黄鱼的网囊网目尺寸由现在规定的菱形网目35 mm,扩大为菱形网网目50 mm或方形网网目40 mm,从而达到有效保护小黄鱼幼鱼资源的目的。

基于三角形网格的无量纲最小二乘有限元法及其应用

利用最小二乘有限元法计算二维流体场需要采用四边形网格,而仅采用四边形单元剖分含有角环、圆角和尖角等复杂结构的电力装备二维仿真模型时往往出现网格畸变。为此,提出了一种基于三角形网格实现最小二乘有限元的方法,即在三角形剖分网格上再处理得到四边形网格,从而实现最小二乘有限元法计算流体场。为验证所提方法的有效性,分别对方腔模型和带有角环等复杂结构的变压器单分区模型进行了数值计算,并分别与规则四边形网格下的最小二乘有限元法和Fluent计算结果进行对比。对比结果表明所提出的网格处理方法可以实现含有复杂结构电力装备的二维流体场仿真。

降雨历时动态变化对临时苫盖措施坡面减流减沙效益的影响

工程堆积体具有独特的物质组成,其土壤抗侵蚀能力差,受暴雨冲刷极易导致水土流失,密目网苫盖作为一种重要的临时措施,定量揭示密目网苫盖的蓄水保土机理具有重要意义。为分析降雨历时动态变化对工程堆积体密目网苫盖减流减沙效益的影响,试验设计60,90,120 mm/h 3个降雨强度,对5°,15°,25°,35°共4个坡度的堆积体坡面在裸地和密目网苫盖处理下进行人工模拟降雨试验。结果表明:60 mm/h降雨强度时,密目网苫盖处理在15°~35°对坡面产流历时抑制作用显著(p<0.05),当大于60 mm/h时,在15°~25°可显著延长坡面产流历时(p<0.05);不同坡度下60 mm/h与90,120 mm/h降雨强度减沙效益差异显著(p<0.05),密目网苫盖处理减流减沙效益随降雨历时延长而减小,均在90 mm/h降雨强度达阈值;幂函数可很好地描述减流减沙效益随降雨历时的变化关系,效益衰减系数(b)随降雨强度增大陡增;密目网苫盖处理减流减沙效益随降雨历时变化可分为高效阶段、递减阶段和稳定阶段,最佳减流效益历时总体小于30 min,最佳减沙效益历时在20 min附近。综上所述,考虑生产建设项目水土保持工作的开展,当生产建设项目施工区以短历时(<30 min)、强降雨(<90 mm/h)为主要降雨类型时建议采用临时苫盖措施,可有效减少施工区水土流失。研究成果可为生产建设项目水土保持监管提供参考。

青岛斋堂岛海域春季双桩竖杆张网网囊网目的选择性

2014年春季,采用平行作业法,以2a=16 mm(a为目脚长度)的菱形目网囊为对照网(CN),选取30 mm菱形目网囊和20 mm、30 mm、40 mm的方形目网囊(分别以30D、20S、30S和40S表示)作为实验网囊,对青岛斋堂岛附近海域的双桩竖杆张网进行了不同网目形状的网囊和不同网目尺寸方形目网囊的选择性比较试验。以多元统计分析方法进行种间选择性分析,以Logistic曲线作为选择性模型、采用极大似然估算法进行种内选择性分析。结果显示,与对照网相比,所有实验网囊均能有效释放玉筋鱼(Ammodytes personatus)、舒氏海龙(Syngnathus schlegeli)等低值渔获以及经济鱼类的幼体。比较不同网目形状网囊的渔获数据发现,方形目网囊较菱形目网囊具有更好的选择性,其中30S网囊对玉筋鱼和舒氏海龙的释放率(以尾数计)分别比30D网囊高4.61%和16.80%,对六丝钝尾虾虎鱼(Amblychaeturichthys hexanema)和日本枪乌贼(Loigo japonica)的50%选择体长(胴长)L50分别比30D网囊大38.47%和61.29%。比较不同网目尺寸方形目网囊的渔获数据发现,当实验网为20S和30S时,六丝钝尾虾虎鱼的L50分别为6.58 cm和7.20 cm,选择范围(SR)分别为3.02 cm和0.87 cm;当实验网为20S、30S和40S时,日本枪乌贼的L50分别为2.88 cm、4.03 cm和10.49 cm,SR分别为0.74 cm、0.52 cm和2.67 cm;不同尺寸的方形目网囊对这2种渔获物的L50随着网目尺寸的增大而增大。根据实验海区各种渔获物的经济价值、低值鱼类和幼鱼的释放比例以及分拣渔获物的劳动力投入等综合分析认为,30 mm方形目网囊在保护渔业资源的同时对渔业生产不会造成显著影响,建议予以推广。

坛子网方形网目逃逸窗选择性研究

为了评价和改善坛子网的作业性能,本文在网囊前端安装由方形网目网片(网目尺寸分别为35、40、45和50mm)和刚性框架(长80cm,宽60cm)所组成的方形网目逃逸窗装置来释放幼鱼,并利用套网法在海州湾海域开展海上试验。在分析渔获的基础上,运用相对重要性指数、logistic模型等分析方法,获得了坛子网渔获物种类组成、优势种和主要经济渔获物小黄鱼(Larimichthys polyactis)和鹰爪虾(Trachypenaeus curvirostris)的选择性曲线。研究显示,随着逃逸窗网目尺寸增大,小黄鱼、鹰爪虾的50%选择体长(L50)逐渐增大,且L50的值与逃逸窗网目尺寸呈线性关系;逃逸窗网目尺寸为35、40、45和50mm时,小黄鱼的L50分别为9.27、12.54、13.46和15.94cm,鹰爪虾的L50分别为5.31、6.35、7.73和8.66cm。根据试验结果,结合小黄鱼的最小可捕体长及鹰爪虾第一次性成熟体长,推算小黄鱼和鹰爪虾坛子网方形网目逃逸窗网目尺寸分别为47.7和36.3mm。研究结果可为我国海州湾海区渔具管理以及渔业资源的可持续发展与管理提供技术依据。

平面无结节网衣水阻力系数的试验研究

通过物理模型试验,统计分析得到了无结节网衣的水阻力系数在不同状态下随雷诺数、倾角和布置状态的变化规律,并通过网衣沉子的组合试验验证了所得经验公式的正确性和适用性,为深水网箱等渔具的水动力计算提供了依据.

非均匀格子Boltzmann方法模拟方柱绕流

应用非均匀格子Boltzman方法对方柱绕流的三种情况进行详细数值模拟.在第1种情况中,方柱位于流场中央,模拟了卡门涡街现象,给出了斯特鲁哈数随雷诺数变化曲线;在第2种情况中,方柱位于流场壁面,分析了雷诺数对方柱后回流区的影响;在第3种情况中,两方柱并列在流场中央,考察了方柱间距对流场的影响.

太阳能无人机螺旋桨滑流气动特性分析

针对螺旋桨滑流对太阳能无人机气动性能的影响,基于结构/非结构混合网格,首先使用多重参考系方法对螺旋桨滑流进行准定常计算以获得初始流场,再使用滑移网格方法对螺旋桨的真实转动进行非定常数值模拟。采用NASA涵道螺旋桨进行算例验证,其计算结果与实验值误差仅为53%,证明了计算方法的可靠性和准确性,在此基础上数值模拟了滑流在不同转速和来流迎角下对全机气动力的影响。结果表明:螺旋桨滑流具有增升增阻的效果,且转速越高影响越显著,升力、阻力增量最大值分别达到了267%和347%,全机升阻比则明显减小,最大减小量为2626%。滑流对机翼弦向压力分布的影响主要集中在前缘,并且在螺旋桨中心轴两侧分别出现了压力最大和最小值;而越接近机翼后缘时,滑流对压力分布的影响越小。

多元统计软件PRIMER在张网渔具种类选择性研究中的运用

本文根据2014年秋季青岛斋堂岛海域双桩竖杆张网的网囊网目选择性试验数据,运用PRIMER软件中的相似性分析、非参数多维标度分析和相似性百分比分析模块分析了张网渔具种类选择性。试验采用平行作业法,以传统网具(2a=16mm的菱形目网囊)作为对照网,设计了网目尺寸(2a)为30和35mm的菱形目网囊(以30D和35D表示)和网目尺寸(2a)为20、30和35mm的方形目网囊(以20S、30S和35S表示),进行选择性实验。研究显示:(1)35D、30S和35S渔获组成与对照网存在显著性差异,其余各网之间差异不显著。(2)改良后的试验网具能有效释放舒氏海龙;除20S组外,其余各试验网对方氏云鳚亦有较好的释放效果。(3)方形目网囊较相同尺寸的菱形目网囊具有更好的种类选择性;对相同网目形状的试验网囊进行比较,种类选择性随网目尺寸的增大而增大。(4)综合分析不同网具的渔获物组成和规格,在斋堂岛海域秋季小黄鱼、带鱼渔汛期,推荐使用30mm方形目网囊;方氏云鳚渔汛期,推荐使用20mm方形目网囊进行捕捞作业。研究结果表明,运用多元统计软件PRIMER进行张网渔具种类选择性分析虽然存在待完善之处,但该方法为本领域研究提供了有益参考。

基于SAE模型非光滑表面对气动减阻的影响

以SAE汽车模型为研究对象,采用计算流体力学数值模拟方法研究非光滑表面布置位置对气动性能的影响。通过对SAE汽车模型的不同位置(侧部、底部、顶部、前部、尾部)布置凹坑型非光滑表面,计算SAE汽车模型的空气阻力系数,比较光滑表面与非光滑表面的流线、速度矢量以及压力,分析非光滑表面气动减阻机理和减阻效果差异的原因,根据分析结果得到了合理且能够减阻的汽车非光滑表面布置位置。

小尺度平面网衣流场特性数值研究

恶劣海洋条件给网箱养殖带来许多潜在风险,研究金属网衣的水动力特性及其周围的流场特性关系着鱼群养殖的质量和网箱安全性。本文基于计算流体力学(CFD)方法对小尺度平面无结金属网衣进行了数值模拟实验,研究其在均匀流作用下的水动力性能和网衣周围的流场分布,得出了随着雷诺数、网衣的攻角、网衣密实度和网眼形状变化阻力系数的变化趋势和速度场的分布变化。这些分析结果对进一步研究网衣的水动力性能和流场特性具有借鉴意义。

车轮空气动力学外流场数值模拟模型研究

应用计算流体动力学及有限元方法创建钢制车轮外流场的仿真模型。采用了两种不同形式模型方案,解决了复杂结构车轮轮廓边界层划分及车轮接地区域网格的生成问题。采用RNGk-ε湍流计算模型,分析车轮的气动阻力系数变化规律,为基于空气动力学的车轮设计提供理论依据。

尾部非光滑表面对于不同车型的气动特性分析

将凹坑型非光滑表面布置在不同车型的尾部,研究其对气动阻力的影响。通过数值计算方法,得出不同车型的气动阻力值,并对比试验结果验证其可靠性。同时模拟出3种不同车型的尾部流场、压力等参数,并对比分析光滑模型与非光滑模型之间的参数差异,分析尾部非光滑车表减阻的机理。研究表明:尾部非光滑表面对于不同车型均有一定程度的减阻效果。

升阻型风力机非定常流场计算及性能分析

基于CFD软件,利用非定常流场计算方法,采用k-ω的SST湍流模型、滑移网格技术和双滑移网格技术,研究旋转轴、湍流度及内外风轮之间区域对升阻型风力机风轮气动性能的影响,分析升阻型风力机的气动性能.结果表明:在流场计算中如果考虑旋转轴,其最大功率和最大功率系数均小于无旋转轴的情况;在额定风速以下,湍流度对计算结果影响不大,但当风速大于额定风速时,双向湍流度和单向湍流度的计算结果相差很大;在内外风轮之间区域旋转的情况下风力机易先失速.

车身造型参数对凹坑型非光滑表面气动减阻影响研究

采用数值模拟和风洞试验相结合的方法,研究车身造型参数对非光滑表面气动减阻的影响。将凹坑型非光滑结构布置在国际标准汽车简化模型——Ahmed模型的不同位置,通过分析不同位置非光滑的减阻效果,确定添加非光滑表面的位置。探讨改变Ahmed模型的后风窗角度、前端倒角和离地间隙情况下非光滑车身气动特性的变化规律,找出对于非光滑车身气动外形的最佳组合方案。结果显示,离地间隙的大小对非光滑减阻效果影响最大,改变离地间隙的模型比未改变离地间隙的非光滑表面Ahmed模型的气动阻力系数减小了4.3%。

平面有结节和无结节网目试验及水阻力系数的选择

通过物理模型试验,分析比较了无结节和有结节网衣的水阻力系数在不同状态下随雷诺数、倾角、布置状态的变化特性。利用网衣沉子的组合试验比较了现有水阻力系数各公式的差异性,并通过对现有公式的修正获得了与试验结果相吻合的水阻力系数经验公式,为深水网箱等渔具在水动力计算时的阻力系数选择提供了依据。

基于凹坑型非光滑结构的车身气动减阻优化方法研究

采用了梯度优化法和全局优化法对凹坑型非光滑单元进行优化设计,寻求非光滑单元对汽车的最佳气动减阻效果。将凹坑型非光滑结构布置在某款集装箱货车模型的不同位置,比较减阻效果差异,确定了模型的有效减阻位置。以凹坑单元体开口直径、深度、纵向间距、横向间距为设计变量,分别采用梯度优化法和全局优化法优化凹坑型非光滑结构,比较了两种方法的差异。结果表明:梯度优化法可以快速得到适用于工程实际的优化方案;全局优化法考虑到了变量的耦合因素,优化结果更加全面、准确;经过优化,凹坑型非光滑结构可有效减小气动阻力达10.44%。

分布式零质量射流控制增升装置分离的数值模拟

为改善大型民用运输机的起降性能,以典型的三段翼型为研究对象,研究分布式射流主动控制技术对提高增升装置效率的可行性。给出了零质量射流和分布式零质量射流的作用原理,获得了分布式零质量射流的孔口分布、射流频率、射流动量对增升装置气动性能影响的规律。研究表明:零质量射流不论是吹气或者吸气,都可以增加边界层的能量,延迟分离,使得流动控制整个周期产生的气动效果都要优于未加控制的情形,但其无法完全消除襟翼上表面的分离,分布式零质量射流能达到更好的结果。数值模拟结果表明:零质量射流控制能使升力系数增加7.1%,分布式零质量射流控制能使升力系数增加20.3%,可见分布式零质量射流比零质量射流有更好的控制结果。分布式零质量射流不仅仅是各个孔口射流的简单叠加,而且还受到各个孔口串联作用的有利影响。总结四孔分布式零质量射流的设计准则为:当射流频率为1,射流动量为0.002时,能最大限度地消除襟翼上表面的分离,对升力系数的改善最为明显。

二维增升装置气动外形与驱动机构综合优化研究

为了减少增升装置设计过程中气动外形与驱动机构的往复迭代时间,搭建了二维增升装置气动外形及驱动机构综合优化设计平台,文中对四连杆机构以及连杆滑轨机构约束下的二维多段翼型进行优化设计和分析对比。优化结果显示,四连杆机构和连杆滑轨机构对应的着陆和起飞构型气动性能均有所提升。四连杆机构杆长减小了64.15 mm(2.7%),连杆滑轨机构在不考虑滑轨的情况下,杆长减小237.3 mm(14.7%)。这种气动机构综合优化设计对于缩短增升装置设计周期,降低设计成本具有现实意义。