Page 232 - 《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

无量纲流速
dimensionless
velocity
2.00
1.89
1.78
1.67
1.56
1.44
1.33
1.22
1.11
1.00
0.89
0.78
0.67
0.56
0.44
0.33
无量纲流速 dimensionless velocity
0.22
0.11
0 0.22 0.44 0.67 0.89 1.11 1.33 1.56 1.78 2.00
0
(a) (b)
图 11 x-o-y (z=0)、y-o-z (x=0) 平面流场图
Fig. 11 Streamline plots of different ropes on the x-o-y (z=0)、y-o-z (x=0) planes

0.45
40-32
0.30 40-40
40-48
z 方向速度分量/(m/s) z-component of velocity −0.15 0
0.15

−0.30

−0.45
无量纲流速 dimensionless velocity −0.10 −0.05 0 0.05 0.10
y/m
0 0.5 1.0 1.5 2.0
(a) (b)
图 12 x-o-y (z=0) 平面速度矢量

(a) 平面速度矢量图，(b) x=0 直线上 z 方向速度分量。
Fig. 12 Velocity vector on the x-o-y (z=0) plane
(a) velocity vector diagrams, (b) velocity component in the z direction on the line x = 0.

(z=0) 平面上，x=0 直线上各点 z 方向速度分量。 图 13 展示了 x-o-z (y=0) 的平面速度云图。由
单股直径的减小会使沿着绳索的螺旋结构在其表 图可知，在雷诺数 7.96×10 时，40-32 的速度云图
3
面向上或向下运动的水质点在 z 方向的速度分量 整体上不对称，而 40-40、40-48 的速度云图整体
降低 (图 12)，使绳索后方 (计算域中横坐标大于 上对称，三者在绳索两端均产生了 1 个涡旋，但
0.5D 的 区 域 ) 湍 动 能 与 湍 流 强 度 减 小 (雷 诺 数 40-32 中间偏上部位产生了 3 个涡旋，表明该雷诺
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5.57×10 时，40-32、40-40、40-48 绳索后方湍动 数下，单股直径减小的绳索产生的涡旋更多。随
能分别为 1.65、1.72 和 1.80 J，湍流强度为3.99 %、 着雷诺数的增加，各绳索后方的涡旋逐渐增多且
4.10 % 和 4.18 %)，导致绳索压差阻力降低，从而 尺度变小。在同一雷诺数下，相对于等股径绳索，
降低了绳索阻力。 变股径绳索的尾流区对称性差，流场更加复杂，

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