秋刀鱼舷提网网具性能评价及网片数值模拟研究
舷提网起源于日本的千叶县和神奈川地区，是秋刀鱼捕捞作业的主要方式之一，捕捞作业主要分为放网、诱鱼、起网三个过程。舷提网的作业原理是，先将网具预设在作业区域，利用集鱼灯将秋刀鱼诱集至船舷侧，然后渔船通过甲板绞网机和舷侧滚筒收绞曳纲，使网具将鱼群包围并迫使秋刀鱼群集中于取鱼部，防止秋刀鱼群逃逸，达到捕捞目的。秋刀鱼是大洋洄游性鱼类，游泳速度快，行动敏捷，捕捞作业环境复杂海流较大，在舷提网作业过程中经常会因为网衣中部的沉降深度不够而减小了诱鱼区的空间体积，以及纲索提升速度过小，使网具下纲不能很快提升到位导致鱼群从缺口处逃走，因此网具的沉降性能和提升性能决定了舷提网性能的主要组成部分，此外网具纲索张力性能也极为重要。网衣在水流下冲击下会发生形状变化，网片的水动力学特性是决定网具力学特性的关键性因素。对网片水流下形状变化影响因素的研究也十分必要。因此本文根据模型试验、海上实测和数值模拟的数据对舷提网网具做了以下几个方面的研究：(1)基于模型试验的秋刀鱼舷提网纲索张力性能研究；(2)基于海上实测的秋刀鱼舷提网沉降和提升性能研究；(3)秋刀鱼舷提网模型试验结果与海上实测的比较评估;(4)基于数值模拟水流下网片动力学形状影响因素研究。研究结果如下： （1）根据田内准则换算公式换算制作模型网，大尺度比λ=15：1，小尺度比λ'=3：1，保持模型网和实测网缩结系数相同，制作的模型网规格为上缘纲2.6 m，下缘纲2.6 m，沉子纲2.6 m，侧纲2.8 m。浮力配备为28.46 N，下纲配重约为0.353 kg/m。根据2014年11-12月进行的秋刀鱼舷提网静水槽模型试验测定的网具数据对舷提网张力性能进行了研究。试验结果表明：模型网侧纲、下纲的张力在绞网过程中随时间均呈逐渐增加的趋势，在绞网过程即将结束时张力达到最大值；模型网侧纲、下纲张力均随绞网速度的提高而增加，并随着绞网速度的提高增速加快，不同绞网速度组之间张力变化存在显著性差异。当绞网速度在0.12~0.36 m/s之间时，网具张力变化比较稳定；绞网速度在0.36~0.60m/s时网具张力增加的幅度较大。模型网侧纲、下纲张力随下纲配重的增加逐渐提高，但影响并不显著；最大侧纲张力和最大下纲张力均是随着绞网速度的增加呈递增的趋势。绞网时间均随侧纲绞网速度和下纲绞网速度的增加而呈递减趋势。下纲配重对最大侧纲张力和最大下纲张力的影响不同，对最大下纲张力影响显著。下纲配重的增加对于绞网时间并无显著性影响。 （2）根据2015年7-10月和2016年6-10月蓬莱京鲁渔业有限公司“鲁蓬远渔019”在西北太平洋进行的海上秋刀鱼舷提网网具性能测试所获得的数据对秋刀鱼舷提网网具沉降和提升性能进行了分析，研究结果表明：网衣沉降深度随时间连续增加，网具下纲和侧纲的沉降速度均随时间呈现出先增大后逐渐减小的趋势，网衣沉降速度波动剧烈，无规律性变化；网具下纲、侧纲的提升速度均快速达到最大值然后随时间连续降低，下纲的最大提升速度大于侧纲，网衣提升速度无规律性变化，上下波动剧烈；30m水层流速、60m水层流速、下纲纲索松放长度3个因子对网衣沉降深度有显著的影响，其中，30m水层的流速影响最大，其次为下纲纲索松放长度，60m水层流速。60m水层流速和绞网速度两个因子对提升速度影响显著；其中，绞网速度影响最大。 （3）通过Bootstrap法得出标准化后的实测网最大沉降深度的均值分布范围为20.37～29.54m，95％置信区间为21.76～28.13m；模型网网具最大沉降深度均值的范围为26.42～37.58m，95%置信区间为27.70～36.20m。实测网网具中部最大沉降深度均值大约是模型网网具中部最大沉降深度均值的0.731～0.7827倍。通过 Bootstrap法得出标准化后的实测网提升速度的均值分布范围为0.107～0.193m/s，95%置信区间为0.111～0.191m/s；模型网网具提升速度均值的范围为0.204～0.316m/s，95%置信区间为0.207～0.312m/s。实测网网具中部提升速度均值大约是模型网网具中部提升速度均值的0.5914～0.6107倍。 （4）本文基于集中质量法对网片进行数学建模，运用五阶六级龙格库塔公式对模型进行求解，应用MATLAB对水流作用下的网片做了计算机模拟研究，结果发现：水流冲击时间越长，网衣变形程度增大；网衣中间最大位移随着冲击时间的增加而增大，两者的关系可用式子y=3.529t+0.0005（R2=0.9976）表示。网衣变形程度和最大位移均随网线直径的增加呈逐渐变小的趋势。网线直径与网衣最大位移的关系y=0.0003d-1.001（R2=0.9712）。网衣附加质量系数的倍数与最大位移的关系y=0.1715x-0.554（R2=0.9864）。基于Matlab软件对网片模型进行运行，得到了理想的结果，发现建立的网片模型保持很高的稳定性，可为将来对整个秋刀鱼舷提网网具的数学建模以及数值模拟研究打下坚实的基础。
秋刀鱼;舷提网;纲索张力;沉降性能;数值模拟;捕捞作业
上海海洋大学
硕士
捕捞学
朱清澄
2017
中文
S973
70
2018-05-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）