Page 228 - 《水产学报》2026年第01期

1 期 张锦涛，等：单股直径变化对等股径三股绳索水动力性能的影响 50 卷

长轴
major axis

120°
120° 绳索轴线
短轴 120° 32 mm 40 mm rope axis
公称直径 minor axis
nominal
diameter 横截面
cross-section
横截面
cross-section
(a) (b)

40-32 40-36 40-40 40-44 40-48

40-32 40-36 40-40 40-44 40-48
(c) (d)
图 1 绳索模型及基本参数示意图
[5]
(a) 三股绳索横截面结构 ，(b) 变化单股直径绳索模型及其形成过程，(c) 绳索三维模型，(d) 绳索物理模型。
Fig. 1 Schematic diagram of rope model and basic parameters
[5]
(a) cross-sectional structure of a three-strand rope , (b) models of ropes with varied single strand diameters and their formation process, (c) three-dimen-
sional model of the rope, (d) physical model of the rope.

表 1 绳索模型基本参数
Tab. 1 Basic parameters of rope model
原型绳股长轴长度/mm 改变绳股长轴长度/mm
编号 the length of unchanged the length of changed 公称直径/mm 捻距/mm 捻系数 长度/mm 捻向
ID nominal diameter lay length twist coefficient length twist direction
strands’ major axis strand’ major axis
40-48 24.64 29.56 40.00 144.00 3.60 600.00 Z
40-44 24.64 27.10 40.00 144.00 3.60 600.00 Z
40-40 24.64 24.64 40.00 144.00 3.60 600.00 Z
40-36 24.64 22.16 40.00 144.00 3.60 600.00 Z
40-32 24.64 19.72 40.00 144.00 3.60 600.00 Z

三分力仪 确性。
three-component dynamometer
计算域和边界条件 本研究使用的计算软
件为 ANSYS 2021 版中的 Fluent 软件。计算域尺
水面 water surface
水流 寸与试验水槽观察段一致，布设与水槽试验相同。
flow 绳索模型
rope model 绳索模型表面为无滑移壁面边界条件，计算域左
z
y 侧为速度入口条件，右侧为压力出口边界条件
x
图 2 试验布设示意图 (图 3)。为确保计算域中其他边界不对绳索水动力
分布产生干扰，本研究将其他边界条件设置为对
Fig. 2 Experimental layout diagram
称壁面边界。本研究采用有限体积法进行离散，
结合了 k-ω 模型在近壁区的优势与 k-ε 模型在自由 利用压力-速度分离求解器开展稳态计算，对流项
剪切流动中的良好性能，可提高湍流模拟的准 与输运方程在空间上的离散采用二阶迎风格式，

中国水产学会主办 sponsored by China Society of Fisheries https://www.china-fishery.cn
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