基于光滑粒子流体动力学法的立式曲面网板的水动力性能数值模拟研究

With the development of single ship trawl fisheries, it is an important development direction of fishery engineering to strengthen the research of trawl doors hydrodynamic performance since theoretical guidance could be provided for optimizing and development of high efficient and energy conversation trawl door via the research. In this project, smoothed particle hydrodynamics (SPH) model will be firstly introduced in fishing gear mechanics, supported by flume experiment, hydrodynamic performance research will be conducted for studying two commonly used trawl doors. SPH trawl door model will be set up, the parameterization model of steady-state parameters and transient effects model will be derived based on SPH results and experiment data, the steady-state hydrodynamic parameters inside and outside the normal operating range and transient forces will be calculated, flow regime profile map will be disscussed. Overall hydrodynamic performance of trawl doors will be evaluated by synthesizing the experiment data and numerical simulation. The SPH model will be verified and the applicability of SPH model in fishing gear mechanics will be discussed. Theoretical guidance will be provided for optimizing and development of trawl door via the obtained hydrodynamic performance data from this research, innovative changes of fishing gear mechanics will be produced by the introduction of new numerical simulation method.

随着单船拖网渔业的发展，加强对拖网系统的重要属具——网板的水动力性能的研究，为优化设计高效节能的新型网板提供理论依据，是我国渔业工程发展的一个重要方向。本项目拟首次在渔具力学领域引入光滑粒子流体动力学法（SPH法），辅以水槽实验，对目前广泛使用的两款立式曲面网板模型进行水动力性能的研究。建立SPH模型对网板进行水动力模拟，在实验数据以及SPH结果的基础上建立稳态水动力参数和瞬时效应数学模型，分析网板正常/非正常使用状态下的稳态水动力参数以及瞬时效应参数规律，并对网板周围流态进行详细讨论。综合实验和数模结果对模型网板进行总体水动力性能评估，验证SPH模型的精度并讨论其在渔具力学领域的适用性。本研究获得的水动力性能数据将为网板的优化设计与研发提供理论依据，而新兴数值模拟方法的引入也将推动渔具力学的发展。

网板做为单拖网渔具的重要属具之一,起到提供网口水平扩张的作用，网板水动力性能的优劣直接影响网口水平扩张，进而影响渔获量和捕捞效率。为了提高捕捞效率和技术水平，并侧面解决世界能源危机问题，开展网板水动力性能的研究，以期基于水动力性能规律设计优化网板，研发扩张力较大、水阻力较小的高效节能新型网板已成为渔业研究者的关注重点。本项目应用光滑粒子流体动力学法（SPH法），辅以水槽实验，对目前广泛使用的两款立式曲面网板模型进行水动力性能的研究，以冲角、横倾角、纵倾角为输入参数，估算网板不同坐标轴设置下的水动力参数值及与输入参数之间的规律曲线，并进行目标网板在整个拖网系统中的力学配合计算。在实验数据以及SPH结果的基础上建立稳态水动力参数数学模型以及瞬时力参数估算，并将得到的数学模型扩展到不同形态的网板水动力估算中，总结建立广义的估算模型。分析网板正常/非正常使用状态下的水动力参数，总结估算公式。综合实验和数模结果对模型网板进行总体水动力性能评估，验证SPH模型的精度并讨论其在渔具力学领域的适用性。本研究获得的水动力性能数据将为网板的优化设计与研发提供理论依据，而新兴数值模拟方法的引入也将推动渔具力学的发展。