Page 231 - 《水产学报》2026年第01期

1 期 水 产 学 报 50 卷

1.0 8
40-32 平均阻力系数 mean darg coefficient
40-36
40-40 6 投影面积 projected area
0.9 40-44 4
40-48
阻力系数 drag coefficient 0.8 相对差异/% relative difference 2
0
40-40
0.7 −2 40-32 40-36 绳索编号 40-44 40-48
rope ID
−4
0.6 −6
0 0.70 1.59 2.39 3.18 3.98 4.78 5.57
雷诺数/×10 4 −8
Reynolds number 图 8 投影面积与平均阻力系数差异率的变化关系
图 7 阻力系数 C x 与雷诺数 (Re) 的变化关系 Fig. 8 Relationship between projected area and
Fig. 7 Relationship between drag coefficient and mean drag coefficient
Reynolds number 0.20 40-32
40-36
大变化较小，相同雷诺数下，单股直径越小，阻 0.15 40-40
力系数越小。阻力系数平均值分别为 0.75(40-32)、 0.10 40-44
40-48
0.77(40-36)、 0.81(40-40)、 0.83(40-44)、 0.86(40- 0.05
48)。图 8 展示了各绳索模型平均阻力系数、投影 侧向力系数 side force coefficient 0
面积 (沿来流方向) 与 40-40 的相对差异。经分析 −0.05
−0.10
发现，这两组差异值呈正比，说明变股径绳索阻
−0.15
力系数的改变主要与绳索投影面积的改变有关。
−0.20
阻力系数差异率 (RD ，%) 与投影面积差异率 0 0.70 1.59 2.39 3.18 3.98 4.78 5.57
Cx
(RD ，%) 之间拟合关系式为： 雷诺数/×10 4
S
Reynolds number
2
RD Cx = 1.602RD S (R = 0.99) (13)
图 9 侧向力系数 C y 与雷诺数 (Re) 的关系
图 9 为不同绳索的侧向力系数与雷诺数的关
Fig. 9 Relationship between side force coefficient and
系数值模拟结果。在试验范围内，侧向力系数较
Reynolds number
小，变化规律不明显，为−0.16~0.12，表明单股直

径的变化对绳索侧向力系数影响较小。
2.3 单股直径变化对绳索流场特征的影响
绳索水动力性能变化规律与周围流场分布
特 征 关 系 密 切 ， 本 研 究 选 取 雷 诺 数 7.96×10 、
3
2.39×10 、5.57×10 ，对 40-32、40-40、40-48 在 x- z
4
4
x y
o-y (z=0)、y-o-z (x=0)、x-o-z (y=0) 平面上的流场
图 10 参考面位置示意图
分布进行分析 (图 10)。
Fig. 10 Reference plane positions
图 11 展示了 x-o-y (z=0)、y-o-z (x=0) 的绳索
3
3
−3
3
−3
−3
流速无量纲流速 (K) 分布。由图 11-a 可知，水流 (5.18×10 m 、3.49×10 m ) 比 40-40(6.87×10 m 、
−3
3
流经绳索后，在绳索两侧加速，并向外扩散出现 4.00×10 m ) 分别小 24.60 %、12.75 %；40-48 周
−3
3
−3
3
两个对称的高流速区 (K≥1.1)。由图 11-b 可知， 围高流速区体积 (8.01×10 m 、5.67×10 m ) 比 40-
绳索两侧加速区沿轴向分布均匀，左右大致对称， 40 分别大 16.59 %、41.75 %。
越靠近绳索，流速越大。同一雷诺数下，单股直 图 12-a 展示了 x-o-y (z=0) 的平面速度矢量图。
径越小，绳索两侧高流速区越小。当雷诺数为 水质点会沿着绳索的螺旋结构表面向上或向下运
3
4
4
7.96×10 、2.39×10 时，40-32 周围高流速区体积 动 。 图 12-b 展 示 了 雷 诺 数 5.57×10 时 ， x-o-y
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