渔用网线水动力学研究

渔具水动力学性能是衡量渔具作业性能优劣的主要指标之一。由网线编织而成的网衣是构成渔具、网箱等渔业设施的主体部分。数值计算网渔具等水动力一般将网目目脚（网线）作为基本构件，其水动力系数一般参照圆柱体、纲索等工程结构物选取经验值或经验公式进行计算。由于捻度和编结的影响，网线的三维结构与工程上的圆柱体、纲索等有较大差异，其水动力系数亦必定存在不小差异。迄今为止，国内外还未见有关网线水动力系数研究的报道。本研究拟以不同材料、捻度、编织方式和直径的渔用网线为研究对象，借助水槽试验和PIV技术手段，运用理论分析，研究网线在定常流、等加速流和规则波中水动力系数与关键无量纲量间的关系，揭示出其水动力系数与流场效应的变化规律。本研究意义表现为：建立网线在定常流、等加速流和规则波中水动力系数和关键无量纲量间的关系，为渔具力学贡献新的理论成果，为渔具等渔业设施的水动力性能和流场效应数值模拟提供基本参数。

本研究利用自主开发水下测量的三分力仪和网线水动力测量装置，在循环水槽和拖曳水槽中分别对不同材料和结构的网线在水流和波浪中以及网片在振荡流中的受力进行了实验，通过理论分析，获得了这些材料的水动力参数与水流、波浪参数以及相关无量纲的关系。并利用CFD软件和有限元原理建立了三股网线和网片在水流和波浪中的计算模型，并与试验结果进行了比对，验证了数值模型的准确性。较好的完成了任务书的各项指标，研究成果可为渔具、网箱等理论研究和数值计算提供基础参数和新的研究方法。获得了以下研究成果：.1、三股聚乙烯绳索受定常流、规则波作用结果.（1）冲角90度时，依据结果可推算在自动模型区内阻力系数为1.5-1.6之间,明显大于以前学者研究的研究1.1-1.2的结果；.（2）在冲角45度和60度时，单位长度绳索阻力升力与流速的2.5次方呈线性关系；.（3）绳索水平波浪力主要为1阶线性波浪力和2阶非线性波浪力组成；波浪力与波高呈正比关系；在波陡0.3-0.12区间，趋近于一常数，在1上下波动。.2、不同材料和结构网线水动力实验研究结果.（1）阻力与流速的平方数均呈良好的线性关系，与莫里森方程完全吻合.（2）在雷诺数介于在3.5×10^2-6×10^3区间时，三股PE网线阻力系数 Cx= 2.291*（Rd）^-0.051；.（3）三股PA在雷诺数介于1000-2000之间，阻力系数在1.6-1.8之间。.3、网线CFD数值计算.三个圆柱体模型误差介于（-13.9%）-1.8%；单个圆柱体模型误差介于（-40.6%）-（-21.7）%；三个圆柱体模型为的计算值与实测值误差较小，说明三个圆柱体模型能够较好的模拟三股网线在水流中的受力。.4、网片在振荡作用下的水动力特性研究.随着频率的增加，Cd与Cm都有下降趋势，Cd随着雷诺数Re变化的趋势与在流场中的结果相似；振动幅度的增加会使Cd下降，但是对Cm的影响不是太明显；网衣的密实度对Cd和Cm均有一个积极作用。