Экспериментальные исследования гидродинамического поля скоростей около траловых мешков

Размещено на http://www.allbest.ru/

Экспериментальные исследования гидродинамического поля скоростей около траловых мешков

М.М. Розенштейн, В.П. Жуков

Проведены экспериментальные исследования гидродинамического поля скоростей моделей различных конструкций траловых мешков. Получены эмпирические зависимости скорости потока у внутренней и внешней границ сетных оболочек от конструктивных характеристик траловых мешков. Экспериментальные данные в дальнейшем использованы для совершенствования конструкций мешков тралов для лова мезопелагических рыб.

мезопелагические рыбы, траловый мешок, гидродинамическое поле скоростей

Известно, что трал является источником гидродинамических полей, которые влияют на поведение гидробионтов [1 - 5]. Величина и качество улова в мешке тесно связаны с картиной течения воды в нём, поэтому параметры тралового мешка (периметр, длина мешка, размеры ячей рубашки и каркаса) следует определять исходя из характеристик гидродинамического поля, возникающего внутри и снаружи тралового мешка. Конструктивные параметры мешка влияют на распределение скоростей течения в нём, а также на скорости и направления перемещения рыбы.

Несмотря на то, что накоплен значительный экспериментальный материал по определению гидродинамического поля в сетных конструкциях [1 - 5], а также разработаны соответствующие математические модели, проблема расчета скоростей потока воды внутри траловых мешков остаётся актуальной.

Её решение особенно важно для научно-обоснованного проектирования сетных частей тралов, предназначенных для лова малоразмерных рыб. В этой связи были выполнены эксперименты в гидроканале ОАО «МариНПО», целью которых являлось измерение полей скоростей потока внутри и снаружи моделей траловых мешков с различными конструктивными характеристиками.

В качестве исследуемых образцов были приняты однородные сетные модели тралового мешка, конструктивные характеристики которых подбирались из расчета облова малоразмерных объектов, причем обоснование шага ячеи и диаметра нитки выполнено в соответствии с рекомендациями по их облову. Выбранные конструктивные характеристики приведены в таблице.

Сетные конструкции моделей траловых мешков отличались размерами сетных пластин, циклами кроя сетных пластин и ассортиментом делей.

В ходе экспериментов производились измерения скоростей потока в вертикальной плоскости внутри и снаружи сетной оболочки моделей в точках по сечениям через каждые 35 мм при скорости потока V_? = 1 м/с (см. рис. 1). Для исследования полей скоростей в модели мешка насадки опускались в исследуемую область модели через разрез в мелкоячейной части. Затем производился пересчет скоростей V_х, возникающих в обращенном движении жидкости, на эквивалентное в силовом отношении равномерное и прямолинейное движение модели в неподвижной жидкости.

траловый мешок сетный оболочка

Рис. 1. Схема расположения сечений в моделируемых образцах сетных траловых мешков

Таблица . Конструктивные характеристики моделей траловых мешков

Примечание. P=Iu_x²/(2р(C+0,5)), где I - количество сетных пластей; u_x - средний взвешенный посадочный коэффициент в поперечном сечении тралового мешка; C - средний взвешенный цикл кроя сетных пластей [9].

Для указанных групп сетных моделей траловых мешков № 1 - 6 устанавливалась зависимость отношения от безразмерного угла атаки меридиана сетной оболочки выбранного поперечного сечения, который определялся из соотношений:

, при условии ; (1)

, при условии ; (2)

,

где l_1-2 - длина в посадке участка сетной конструкции между сечениями.

На рис. 2 в качестве примера приведены экспериментальные данные для шести моделей мешков, показывающие изменение безразмерной скорости потока внутри мешка в зависимости от безразмерного угла атаки меридиана сетной оболочки мешка. Кривая на рис. 2 отображает аппроксимирующую экспериментальные данные формулу:

. (3)

Зависимость (3) справедлива в диапазонах физических характеристик:

Рис. 2. Зависимость для внутренней границы сетных конструкций № 1 - 6 ( - модель №1; ? - модель №2; ? - модель №3; _ - модель №4; + - модель №5; ^ - модель №6)

Аналогичная зависимость получена для внешней

границы сетных конструкций.

В результате выполненных экспериментов установлено изменение гидродинамического поля скоростей для внутренней и внешней границ сетных конструкций тралового мешка в зависимости от его безразмерной длины:

где - длина сечения тралового мешка (от кольца; - длина от кольца до последнего сечения.

В качестве примера на рис. 3 приведена соответствующая зависимость для внутренней границы сетных оболочек моделей мешков. Она аппроксимируется выражением:

. (4)

Дальнейшие эксперименты показали, что предложения по совершенствованию конструкций тралов для облова мезопелагических объектов с комплексом гидродинамических устройств (щитков-шлейфообразователей, буферных поясов, других устройств) позволяют изменить общую гидродинамику сетных оболочек трала, увеличить фильтрацию воды через сетную оболочку, снизить гидродинамический подпор и увеличить уловистость трала.

Рис. 3. Зависимость для внутренней границы сетных конструкций № 1 - 6 ( - модель №1; ? - модель №2; ? - модель №3; _ - модель №4; + - модель №5; ^ - модель №6)

На основании проведенных исследований гидродинамического поля скоростей в сетных конструкциях можно сделать следующие выводы:

1. Гидродинамическое поле скоростей сетных конструкций зависит главным образом от угла атаки меридиана сетной части , а также от сплошности сетной конструкции , что подтверждает ранее полученные данные [1, 5].

2. Изменение гидродинамического поля скоростей снаружи и внутри сетной конструкции тралового мешка зависит, помимо угла атаки меридиана сетной конструкции, от его безразмерной длины .

4. На основе выполненных экспериментов получены эмпирические формулы для расчета безразмерных скоростей потока внутри и снаружи сетных мешков, как в традиционном их исполнении, так и при установке шлейфообразующих устройств, в зависимости от угла атаки меридиана сетных конструкций, их относительной площади и относительной длины.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Белов В.А. Течение воды в тралах / В.А. Белов // Рыбное хозяйство. 2002.- №1.- С. 51-52.

2. Костюков В.М. Исследование гидродинамического поля сетных оболочек тралов / В.М. Костюков, А.И. Шевченко // Рыбное хозяйство. - 1983. -№9. - С. 63-65.

3. Мейлер Л.Е. О формировании улова в траловом мешке / Л.Е. Мейлер// Рыбное хозяйство. - 2005.- № 5. - С. 84-85.

4. Мизюркин М.А. Обоснование скорости траления на промысле мелких мезопелагических рыб. Физические раздражители в технике рыболовства / М.А. Мизюркин : сборник научных трудов // Тихоокеанский НИИ рыбного хозяйства и океанографии. - Владивосток, 1982. - С. 75-81.

5. Еnеrhaug B., Gjоsund S., Hansеn K. Еxpеrimental, numеriсal and analytiсal studiеs of flow through rеtiсulatе and solid сones. Theoretical and experimental methods for the design of Fishing Gears. DEMAT'01. 2001.- Р. 43-59.

Размещено на Allbest.ru