V型網(wǎng)板水動力性能和數(shù)值模擬初步研究.pdf

1、由于上個世紀(jì)對海洋資源的開發(fā)利用缺乏深刻的科學(xué)認(rèn)識,而導(dǎo)致了對海洋漁業(yè)資源的過度捕撈,造成全球海洋資源的明顯衰退。再加上我國沿岸近海的漁撈失控,導(dǎo)致海區(qū)的魚群密度降低、漁獲質(zhì)量下降、經(jīng)濟(jì)魚種早熟化小型化。為了適應(yīng)漁業(yè)資源的減少,沿岸漁船的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了相應(yīng)的變化,以雙拖為主的大型的捕撈漁船逐漸減少,以單拖為主的近海小型漁船逐漸增多,小型單拖漁船在我國近海漁船構(gòu)成中占據(jù)了重要的地位,為漁民的生產(chǎn)作業(yè)提供必要的保障。
　　網(wǎng)板作為拖網(wǎng)的

2、重要屬具,其水動力特性對拖網(wǎng)的可操作性和漁獲效率都有影響。國內(nèi)雖有對網(wǎng)板的研究,近年來大多數(shù)側(cè)重于其節(jié)能的研究,上世紀(jì)70年代雖有對網(wǎng)板水動力的研究,但都針對大型拖網(wǎng)使用的網(wǎng)板,對該種小功率拖網(wǎng)漁船使用的網(wǎng)板研究還是一片空白。隨著計算機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展,計算流體力學(xué)(CFD)近十年來也得到了廣泛的應(yīng)用,特別是CFD商業(yè)軟件的推廣推動了數(shù)值模擬的應(yīng)用。CFD克服了理論計算和實(shí)測實(shí)驗的缺點(diǎn)。僅在計算機(jī)上就能進(jìn)行“試驗”,為漁具水動力的模擬

3、提供了新的思路和方法。國外已經(jīng)出現(xiàn)關(guān)于數(shù)值模擬網(wǎng)具水動力的研究,但國內(nèi)的研究還相對滯后。
　　隨著近海小型單拖漁船數(shù)量的迅猛增長,為了提高網(wǎng)板水動力性能,達(dá)到漁船的節(jié)能減排,并對此提出合理建議和理論依據(jù),本文運(yùn)用模型試驗和數(shù)值模擬的方法,對現(xiàn)今近海小型單拖漁船使用的V型網(wǎng)板進(jìn)行水動力性能方面的研究是十分有必要的。本文進(jìn)行FLUENT數(shù)值模擬研究,建立模型模擬該型網(wǎng)板周圍水體的流態(tài),為將來模型試驗的設(shè)計以及網(wǎng)板的優(yōu)化改進(jìn)提供一種新的

4、方法,達(dá)到節(jié)省試驗經(jīng)費(fèi)和時間的目的。
　　本文由7章組成,第1章介紹了國內(nèi)外關(guān)于網(wǎng)板水動力數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀。第2章為網(wǎng)板概述,介紹網(wǎng)板的類型及網(wǎng)板的水動力的基本理論及影響因素。第3章為漁具模型試驗和數(shù)值模擬的相關(guān)理論研究。第4、5章分別為網(wǎng)板模型試驗和Fluent軟件模擬的過程和結(jié)果,及結(jié)果的對比。第6章為對于網(wǎng)板的改進(jìn),針對三種不同展弦比的網(wǎng)板進(jìn)行數(shù)值模擬,比較其水動力性能優(yōu)劣。第7章為全文的總結(jié)和進(jìn)一步的研究展望。
　

5、　本文就青島近岸沿海小型拖網(wǎng)船上使用的網(wǎng)板進(jìn)行水動力實(shí)驗和數(shù)值模擬。網(wǎng)板模型試驗在中國海洋大學(xué)增養(yǎng)殖工程水動力實(shí)驗室循環(huán)水槽中進(jìn)行,流速設(shè)置為0.2m/s～0.7m/s,沖角測量范圍為O°~60°,得出了該型網(wǎng)板的具體水動力系數(shù)(升力系數(shù)、阻力系數(shù))、最大升阻比和最佳沖角,為網(wǎng)板的使用提供科學(xué)的依據(jù)。通過FLUENT軟件對特定沖角狀況下的網(wǎng)板進(jìn)行數(shù)值模擬,得出20°沖角下網(wǎng)板周圍流場的壓力分布和速度分布,以及不同流速下網(wǎng)板的受力大小。實(shí)

6、驗結(jié)果顯示,該網(wǎng)板在雷諾數(shù)3.14×105～4.50×105范圍內(nèi)阻力系數(shù)升力系數(shù)保持穩(wěn)定,說明雷諾數(shù)3.14×105～4.50×105在其自動模型區(qū)域內(nèi),對應(yīng)實(shí)際作業(yè)的拖速為0.69～0.99m/s,與實(shí)際最大拖速2nm/h相近,滿足模型試驗條件。得出該型網(wǎng)板阻力系數(shù)、升力系數(shù),達(dá)到最大升阻比的最佳沖角在15～25°附近,最大升阻比約為1.86°對20°沖角下的網(wǎng)板模擬阻力、升力結(jié)果與模型試驗結(jié)果的相對誤差分別為13.8％和15.6％

7、,表明數(shù)值結(jié)果可以做為研究參考。對平板面積、折角相同展弦比分別為0.465、0.558、0.694的V型網(wǎng)板進(jìn)行數(shù)值模擬,得出網(wǎng)板的壓力分布和速度分布,可以得出網(wǎng)板周圍的流場分布,其壓力和速度隨深度、沖角不同而改變。各展弦比網(wǎng)板在沖角40°左右升力系數(shù)最大,在10°沖角升阻比最大。展弦比為0.558的網(wǎng)板升阻比略大于其他兩種類型的網(wǎng)板。通過速度矢量圖得,流體沿網(wǎng)板繞流,沒有明顯大的渦流存在。以后可以考慮對網(wǎng)板進(jìn)行改進(jìn),并進(jìn)一步運(yùn)用CFD