蝠翼式拖网网板的水动力特性研究

发布时间：2020-11-22 08:39

　　 单船拖网作业具有高效、主动、灵活的捕捞特点,是我国目前海洋捕捞渔业中最主要的作业方式。网板是单船拖网系统中重要的属具,用来提供水平张力扩张网口,其水动力性能的优劣将直接影响拖网作业的渔获效率和经济效益。网板在拖行过程中还会产生一定的阻力,占到整个拖网系统阻力的30%,不仅会增加渔船耗油量,提高拖网作业的成本,还会产生二氧化碳等温室气体。因此,对网板水动力特性进行研究,研制高效、低耗、环保型的网板对海洋捕捞和环境保护具有重要意义。本文主要对两种形式的网板进行了研究,其一为立式曲面网板,利用CFD数值模拟的方法研究了网板的水动力系数随冲角的变化,讨论了展弦比对立式曲面网板水动力特性的影响;其二为一种新型的蝠翼式网板,采用物理模型试验和数值模拟的方法研究了网板在不同冲角时的水动力性能,讨论了桅倾角对网板水动力特性的影响,并通过后处理软件分别对两种型式网板周围的流场进行了可视化研究,为网板的改进与优化提供支撑。本文一共包含五章:第一章为绪论,主要介绍了课题的研究背景、网板简介、国内外研究现状和本文的工作内容。第二章介绍了CFD数值模型的基本理论,包括控制方程、湍流模型和数值计算方法等。第三章介绍了立式曲面网板数值模型的建立,并将网板水动力系数的模拟结果与试验结果对比验证,分析了网板的水动力随冲角的变化趋势。结果表明展弦比越大,网板的失速角和最大升力系数越小,升阻比越大,而稳定性越差。第四章首先介绍了蝠翼式网板物理模型试验的试验方法,将试验结果进行了分析,发现随着桅倾角的增大,失速角会减小,对应的升阻比则会变大。然后介绍了数值模型的建立以及验证,对不同冲角下网板的水动力特性进行了分析,并将网板周围的流场进行了可视化研究,看出随着冲角增大,网板背流面会出现水流分离现象,而翼端涡具有抑制水流分离的效果。最后是对本文研究成果的总结和展望。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U661.1
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 网板简介
        1.2.1 网板的类型
        1.2.2 网板几何参数
        1.2.3 网板的水动力
    1.3 国内外研究现状
    1.4 本文研究工作
2 数值模拟的基本理论
    2.1 控制方程
    2.2 湍流模型
        2.2.1 标准k–ω模型
        2.2.2 SST（剪切压力传输）k–ω模型
    2.3 边界条件
    2.4 计算网格
    2.5 数值计算方法
    2.6 小结
3 立式曲面网板水动力特性数值模拟
    3.1 数值模拟建立
        3.1.1 网板参数优选
        3.1.2 网板模型建立
        3.1.3 计算网格划分
        3.1.4 边界条件设置
        3.1.5 求解器设置
    3.2 数值模型验证
        3.2.1 物模试验
        3.2.2 数模结果验证
    3.3 立式曲面网板数值模拟结果
        3.3.1 升阻力系数与冲角的关系
        3.3.2 升阻比与冲角的关系
m与冲角的关系'>        3.3.3 俯仰力矩系数C_m与冲角的关系
    3.4 网板周围流场研究
        3.4.1 网板中心线流场分析
        3.4.2 网板翼端流场分析
    3.5 立式曲面网板的优化与改进
    3.6 小结
4 蝠翼式网板水动力特性研究
    4.1 物理模型试验
        4.1.1 模型设计
        4.1.2 试验设备
        4.1.3 试验布置
        4.1.4 试验工况及方法
    4.2 试验结果
        4.2.1 网板水动力系数与雷诺数的关系
        4.2.2 网板升阻力系数与冲角的关系
        4.2.3 升阻比与冲角的关系
        4.2.4 讨论
    4.3 数值模拟
        4.3.1 网板形状讨论
        4.3.2 数值模型建立
        4.3.3 数值模型验证
    4.4 数值模拟结果
        4.4.1 网板升阻力系数与冲角的关系
        4.4.2 网板表面压力分布
        4.4.3 不同深度截面速度分布
        4.4.4 网板中心线处流场
        4.4.5 不同冲角时的翼端涡流
    4.5 与拖网的配合应用
    4.6 小结
5 结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

【参考文献】

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本文编号：2894423