网片水动力系数实验研究及数值模拟

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1、学校代码：10264研究生学号：M120301582上海海洋大学硕士学位论文题目：网片水动力系数实验研究及数值模拟ExperimentalStudyontheHydrodynamicCoefficientsof英文题目：PlaneNettingsandNumericalSimulation专业：捕捞学研究方向：渔具力学及数字模拟姓名：陈鹿指导教师：周应祺二O一五年六月一日上海海洋大学硕士毕业论文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，本论文不包含任何其他个

2、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硕士毕业论文上海海洋

3、大学硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名工作单位职称备注答辩地点答辩日期上海海洋大学硕士毕业论文网片水动力系数实验研究及数值模拟摘要网渔具是当前世界捕捞业中使用最广泛的捕捞工具。在渔具设计和作业性能改进中，网片的力学问题涉及渔具的阻力和载荷，张力分布和形状，以及渔具的调整控制等动态性能，还影响渔具周围的流态和对捕捞对象的刺激，这些都可能影响捕捞效率和耗能。因此，网具的设计不仅要考虑捕捞对象的行为习性，而且要求降低阻力，减少渔船的燃油消耗，提高捕捞效率。材料科学的飞速发展，聚乙烯、尼龙等合成纤维材料的出现，新型网片的使用，使得网具材料与网具结构发生了很大的变化。此外，随着计算机科学技术的发展和应

4、用，带动了数值计算领域的进步，有限元法、集中质量法和质点弹簧系统，被广泛应用于渔具的数学力学建模和动态模拟方面。使得原本难以实现或者需要耗费漫长时间的工程力学解析计算，运用计算机数值计算后，在较短时间内就能得到运算结果。可以使用数值模拟方法来分析结构物受力状况以及在外力作用下的位移及变形，既可以更好地了解网具的作业性能，又节约了大量的资金和时间。而网片的水动力学特性是决定网具力学特性的关键性因素。对网片水动力学系数的测定将是进行数学建模和网具数值计算的重要基础性工作，对它的深入研究将对于丰富渔具设计理论，优化渔具的数学力学模型，优化渔具设计，提高渔具的效率和渔具安全性能等具有重要的学术价值和

5、实际应用意义。在2014年，利用东海水产研究所的循环水槽，对固定在方形圆截面框架上的9种网片进行了系列实验研究，并使用MATLAB软件对固定在框架上的网片进行了模拟分析研究，结果如下：(1)由于框架的两条边始终与来流方向垂直，在变动冲角的过程中，冲角与框架的阻力系数呈一次关系，C0.00890.7958d2R0.7897框架整体受力以阻力为主；冲角为45°时，在升阻比最大，升力系数接近于阻力I上海海洋大学硕士毕业论文系数的一半。从框架的阻力与冲角的关系，分析推求出的圆柱体CN90为1.61.(2)在动水槽中对9种网片的水动力学性质进行了测试。涉及的参数包括水流对网片的冲角、流速、网片

6、的水平缩结系数ET，网片的水动力学升力系数CL、阻力系数Cd、升阻系数比K等。结果表明：①阻力系数随着冲角的增大而增大，随着流速和网线直径的增大而减小；②在冲角为0-45°时，升力系数总体呈增大的趋势；最高达1.02；当冲角45-90°时升力系数逐渐减小；③升阻系数比K最大值出现在20°附近；在30-90°之间，K值呈减小趋势；④当雷诺数Re小于1500，冲角小于45°时，阻力系数呈现先增后减的趋势；而冲角大于45°时，阻力系数呈减小的趋势。雷诺数Re大于2800时，阻力系数基本趋于稳定。⑤得出网目尺寸60mm，网线直径为1.15mm、2.25mm、3.5mm，ET为0.3,、0.5、0.7

7、07时冲角、雷诺数与水动力三者之间关系的三维图。⑥在相同工况下升阻力系数均随着d/a的增大呈现先增大后减小的趋势。⑦升阻力系数随占空率的增大而减小。⑧得出T0网片的升阻力公式如下：0.420.27C0.47sin(0.16S17.97R)0.04dke2R=0.81622C0.000180.0160.86S0.79S0.13Lkk2R=0.865⑨在网线实密度较大时，T90的阻力