Page 8 - 《水产学报》2025年第11期
P. 8

尤鑫星，等                                                                水产学报, 2025, 49(11): 119701

              的最大升力系数与失速角均逐渐变小 。基于                             翼弦中心靠近。而曲面网板压力中心点则从后
                                                  [32]
              此，大展弦比网板通常采用了双翼型结构或复                             缘逐渐向前缘移动，在失速角附近距前缘最近，
              翼型结构。前者通过合理配置两个单翼型网板                             之后略微向后缘移动并逐渐趋于平稳                  [16, 27, 37] 。在
              的间距比和错位角参数，强化双翼型结构的整                             翼展方向的压力中心点，平面网板和曲面网板
                                                [32]
              流作用，提高其升力系数和失速角 。其次通                             结构对称，始终在翼展中央附近波动。在工作
              过多个小展弦比高升力网板的竖式排列，利用                             冲角范围内，单翼型网板的翼弦与翼展压力中
              添加网板间的狭缝方式，进一步增大双翼型网                             心系数基本保持不变，确保拖曳过程中网板姿
                             [17]
              板升力和失速角 。后者根据高升力机翼理论，                            态稳定及其扩张性能不变。此外，应尽量避免
              通过复翼型网板的前缘副板抑制主板背部水流                             在实际作业过程中，网板出现向外倾斜导致的
              过早分离，以及后缘副板增加网板相对弯度提                             倒伏现象。由于此时网板压力中心位置                     (点  P，
              高腹背部压力差的方式，起到延缓复翼型网板                             图  2) 下移，不再高于网板重心位置             (点  G，图  2)，
              过早失速和增大网板升力的效果                [18, 36] 。         难以产生横摇力矩恢复网板工作姿态，导致拖
                                                               曳失败。相较于单翼型和复翼型网板结构特点，
               2.2    网板阻力及其减阻机制
                                                               双翼型网板前后间距大，内外倾斜程度小，具
                   网板的阻力由压差阻力、诱导阻力和摩擦                          备不易倒伏的结构优势 。
                                                                                    [17]
              阻力组成 。压差阻力源于网板腹侧与背侧的
                       [19]
                                                                2.4    网板水动力的调控机制
              压力差；诱导阻力由网板翼端涡产生，大小与
              升力系数的平方成正比，与展弦比成反比；摩                                 网板的水动力调控方式主要分为曳纲曳点
              擦阻力为水流在网板表面形成的剪切应力，与                             调节与网板相对弯度调节，二者本质上均通过
              网板材质或表面结构相关，其值量级小，一般                             拖曳过程中网板的受力变化，达到网板水动力
              可以忽略。对于单翼型网板而言，可减少网板                             驱动下控制其空间位置与姿态的目的。曳纲曳
              相对弯度降低压差阻力，增大展弦比减弱翼端                             点指曳纲与网板的连接位置。一般来说，船长
              涡引起的诱导阻力，但二者减阻方式亦会造成                             会根据个人经验来确定各自渔船与渔具之间的
              网板升力的降低。此外，研究表明网板压差阻                             配置方式，如自行决定多处曳纲曳点预留位置
              力与其背部后缘处因逆压梯度导致的水流分离                             (3~5  个孔位) 的某一处。在拖曳过程中，无外
                                                               力驱动时无法改变曳纲曳点位置。改变曳纲曳
              点的远近程度呈正相关，通过削减网板背部水
                                                               点位置，即改变曳点和网板压力中心点的相对
              流分离区域能够维持网板升力，降低网板的压
                                                               位置，会产生作用于曳点的力矩与网板垂向力，
              差阻力    [40, 47] 。另一方面，适当减小双翼型网板
                                                               进而改变网板位置与姿态。例如当选择高于压
              的翼间距和错位角，增大迎流方向上前后翼的
                                                               力中心位置的曳纲曳点时，网板会内倾而产生
              重叠部分，缩小投影面积，可降低双翼型网板
                                                               向上的垂向力       [27, 37] ，如果网板水中重量小于该
              的阻力    [16, 29-32] 。合理设计复翼型网板前缘副板与
                                                               力，则网板上浮。中国水产科学研究院东海水
              主板位置关系，能够减弱主板背部水流分离而
                                                               产研究所基于曳纲曳点调节原理，在曳点位置
              减少阻力。特别需要指出的是，采用小角度的
                                                               附近增加曳点调节控制装置，设计研发了具备
              工作冲角，是降低拖曳作业时上述三种类型网
                                                               变水层能力的南极磷虾             (Euphausia superba) 拖
              板阻力的最有效方式。
                                                                     [48]
                                                               网网板 。而丹麦学者通过内置驱动装置，控
               2.3    网板压力中心与拖曳稳定性                             制复翼型网板襟翼开闭结构的组合与顺序                     (即网
                   网板的水动力属于分布力，通常将其简化                          板相对弯度调节)，改变网板的受力平衡，产生
              为网板受力集中点，该虚构点称为压力中心点，                            网板转动所需力矩，增加网板垂向力，实现网
                                                               板位姿的操控 。
                                                                           [20]
              使用压力中心点距网板前缘和上端的相对位置
              来表示，依次称为翼弦和翼展压力中心系数                     [2, 11] 。   3    网板设计理念与技术
              根据网板水动力测量得到的压力中心系数，能
              够确定实际作业时网板-曳纲的连接点位。随着                                网板拖网渔业是高效获取海洋生物资源，
              冲角增加，平面网板压力中心点从前缘逐渐向                             稳定提供优质动物蛋白的重要产业，但当前其

              中国水产学会主办  sponsored by China Society of Fisheries                          https://www.china-fishery.cn
                                                            5
   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13