基于数值模拟的金枪鱼围网性能的研究

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1、学校代码：10264研究生学号：D120301029上海海洋大学博士学位论文题目：基于数值模拟的金枪鱼围网性能的研究Studyoftunapurseseineperformance英文题目：basedonnumericalsimulation专业：捕捞学研究领域：渔具渔法学姓名：周成指导教师：许柳雄教授二○一五年三月二十日上海海洋大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经明确注明和引用的内容外，本论文不

2、包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海海洋大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权上海海洋大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论

3、文属于不保密□学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日上海海洋大学博士学位论文答辩委员会成员名单姓名工作单位职称备注陈雪忠东海水产研究所研究员主席黄硕琳上海海洋大学教授委员张秋华东海海警局高工委员陈勇缅因大学教授委员陈新军上海海洋大学教授委员宋利明上海海洋大学教授委员王学昉上海海洋大学讲师秘书答辩地点海洋科学学院答辩日期2015.6.4上海海洋大学博士学位论文基于数值模拟的金枪鱼围网性能的研究摘要现代金枪鱼围网由多种不同网目尺寸的网片组成，形成一张巨大的带状结构以有效地捕捞栖息于中上层水域

4、的金枪鱼及金枪鱼类种群。在捕捞操作过程中，通过几乎圆周式的放网运动从空间上对鱼群进行包围，其后收绞括纲完成底部的闭合，最终网具形成碗状的形态，鱼群被包围扣押而不能逃逸。围网捕捞的效率与网具的空间形态和体积、沉降的性能以及收绞的快速性有关，这些性能取决于渔具自身的结构、海况环境和捕捞操作等因素。围网的设计与优化通常基于海上实测、模型试验和数值模拟的研究方法，本文利用基于集中质量法的数值模拟方法，建立围网网具三维几何模型并模拟围网包围和收绞过程中网具的空间运动和形态，最终实现模拟结果的可视化，通过对围网实物网

5、片进行动水槽试验的水动力测试，为模型建立提供所需要的水动力学计算公式和经验参数；利用模型试验和海上实测从网具运动、变形、纲索受力等方面开展围网性能的基础研究，为动力学数值模拟提供参考的基础参数并用于验证模型的精确性，研究结果如下：(1)为了精确地实现围网数值模拟的可视化，需要获得实物网片的水动力学参数。本文针对四股编结（UltraCross）无节网片和无节捻线网片进行了动水槽试验，测试了网片垂直于来流时的阻力系数。UC网片的法向阻力系数表达为雷诺数和占空率的函数，且材料光滑度和结构类型的不同对阻力系数有影

6、响。测试与水流具有冲角情况下的倾斜网片的阻力系数和升力系数，当冲角小于50度时（倾向于平行状态），阻力系数随着占空率的减小而增加；对于超过50度的冲角（倾向于垂直状态），阻力系数随着占空率的增加而增加。占空率对倾斜网片阻力系数的双重效应可用垂直和平行的阻力系数协同表示，升力系数的关系式可以忽略雷诺数的影响，占空率对升力系数依然存在双重影响，但这种关系与阻力系数的情况相反；网片平行于水流时，网片迎流处的网线对背流向的网线产生最大的阴影效应，阻力系数随着占空率的增加而减小，其关系式表达雷诺数和占空率的协同关系

7、函数。通过非线性拟合得到的法向阻力系数公式、平行时阻力系数公式、倾斜时的阻力系数公式以及升力系数公式分别为：−.0118.0170CD90=.443RenSI上海海洋大学博士学位论文−.006−.033CD0=.023RenS−.0118.0172−.006−.0332CD=.438RenSsinθ+4.0RenScosθ−.0042.034CL=.0(34Ssinθ+.115Scosθ)sinθcosθ(2)为了获得数值模拟中所需要的网具运动和受力的基础参数，利用模型试验对围网的变形、运动和受力等参数进

8、行测试，并对三种不同的放网方式下的沉子纲和浮子纲的几何变形、包围面积、最大沉降深度、以及网船漂流和移动等方面进行了量化，以便通过这三种作业形态对模拟进行验证。结果发现，与在静水条件下放网下的沉子纲呈现的正常的水滴形状相比，采用侧流放网（crossset）的方式放网会形成扭曲形状，采用顺流放网（frontset）则会更加近似圆形，而背流放网（backset）使形状有些拉长和挤扁。顺流放网（frontset）通过减小网圈的收缩率在