《柔性漁具形狀與張力的數值計算》是依託中國海洋大學，由萬榮擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：柔性漁具形狀與張力的數值計算
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：萬榮
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
漁具是人類開發利用海洋自然生物資源的最主要工具，注重漁具的環境友好和性能設計既是漁業可持續發展的要求，又是漁具理論與設計的重要發展趨勢。但是，長期以來漁具設計主要依賴半經驗半理論方法和漁具模型試驗驗證。漁具設計要求漁具形狀既能適應魚類的行為特徵又能使漁具的阻力儘可能最低，以滿足安全、節能、低造價的要求。但是，以網漁具為代表的柔性漁具主要由繩索和網衣所構成，由於作業過程中漁具形狀和張力與所受水動力之間的相互作用和影響，使得漁具形狀和張力問題的求解變得異常複雜和困難。本課題利用有限元原理，建立描述水流中柔性漁具回響的基本方程式，提出求解作業狀態下漁具回響的數值計算方法；利用計算機圖形技術，實現作業狀態下漁具展開形狀和張力的計算機模擬及其3D虛擬呈現。柔性漁具對水流的回響研究是漁具理論與設計的重要發展方向，預期成果可為負責任漁業發展目標下的環境友好型漁具設計與計算提供重要的新理論與新方法。
結題摘要
利用有限元原理，建立了描述水流、波浪和波流作用下柔性漁具回響的基本方程式，提出了求解作業狀態下漁具回響的數值計算方法；利用計算機圖形技術，實現作業狀態下漁具展開形狀和張力的計算機模擬及其3D 虛擬呈現。研究成果為負責任漁業發展目標下的環境友好型漁具設計與計算提供了新理論與新方法。 一、本課題完成了以下研究工作：（1）網片在振盪作用下的水動力特性研究利用水槽中網片振盪試驗和理論分析、模擬計算，研究了拖曳力係數Cd、慣性力係數Cm與Re和Kc數之間的關係。結果表明：（1）頻率較小時，拖曳力是主導力；隨著頻率的增加，慣性力的貢獻越來越大。另外，Kc數對於慣性力有一個正面的積極作用。對於較大的Kc數，慣性力所占的比重也越大。（2）隨著頻率的增加，Cd與Cm都有下降趨勢，Cd隨著雷諾數Re變化的趨勢與在流場中的結果相似；（3）振動幅度的增加會使Cd下降，但是對Cm的影響不是太明顯；（4）網衣的疏密度對Cd和Cm均有積極作用。 （2）波流場中刺網水動力學特性研究套用有限元方法與集中參數法建立了刺網在波流場中的動力學方程，以預測刺網在波流作用下的水動力學特性。數值計算結果與水槽模型實驗結果符合良好，表明本方法可以在一定程度上代替傳統的水槽模型實驗，可為刺網漁具設計和最佳化提供一種可供選擇的數值分析方法。 （3）波流中張網水動力學特性研究套用有限元方法與集中參數法建立了張網在波流場中的動力學方程，以預測張網在波流作用下的水動力學特性。數值計算結果與水槽模型實驗結果符合良好，表明本方法可以在一定程度上代替傳統的水槽模型實驗，為張網漁具設計和最佳化提供一種可供選擇的數值分析方法。 （4）蝦拖網模型在水流作用下的試驗根據模型準則設計了四片式蝦拖網模型，在水槽中進行了模型實驗，獲得了蝦拖網在不同拖速下的阻力、網具形狀等技術參數，並針對實驗中網具存在的問題，進行了網具改良實驗，可為我國四片式蝦拖網的設計提供了技術參數和理論指導。 二、發表SCI收錄論文2篇，核心期刊論文1篇（已接收）；授權發明專利1項，申請發明專利1項；畢業博士研究生1名，碩博連讀研究生1名，在讀碩士生1人。 三、對比研究任務書，項目完成了申請書中提出的各項任務。
