EXPERIMENTAL STUDY OF BEACH SEINE MODELS IN TOWING CHANNEL OF “MARINPO” JSC
Authors:
1.
Kaliningrad State Technical University
2.
Kaliningrad State Technical University
3.
Kaliningrad State Technical University
(Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor; Head of the Department of Industrial Fishery)
4.
Kaliningrad State Technical University
(Candidate of Technical Sciences; Assistant Professor of the Department of Commercial Fishery)
Type:
Article
Pages:
from 28
to 37
Status:
Published
Received:
05.03.2019
Accepted:
25.03.2019
Published:
25.03.2019
Subject area:
UDK 639.2.081.117.4
GRNTI 34.39 Физиология человека и животных
GRNTI 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
GRNTI 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
GRNTI 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
GRNTI 69.31 Промышленное рыболовство
GRNTI 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
GRNTI 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
GRNTI 34.39 Физиология человека и животных
GRNTI 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
GRNTI 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
GRNTI 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
GRNTI 69.31 Промышленное рыболовство
GRNTI 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
GRNTI 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
Language:
Russian
Keywords:
beach seine, model, towing channel, hydrodynamic resistance coefficient, continuity, Reynolds number
Abstract (English):
The experiment was conducted with three models of beach seines with different values оf continuity in the towing channel of “MariNPO” JSC. Experimental values of tension in the model wing and calculated values of hydrodynamic resistance coefficient depending on Reynolds number Re, continuity and shape of the models ( f / L ratio, blowing θ) have been obtained. The range of characteristic values made 123 ≤ Re ≤ 184; 0.168 ≤ F 0 ≤ 0.202; 0.15 ≤ f/L ≤ 0.77; 0.4 ≤ θ ≤ 0.8. There have been plotted the graphs of dependence of experimental values of force in seine wing on ratio f / L for different Re values. There have been built graphs of dependency of calculated values of hydrodynamic resistance coefficient on relations f / L for different Re values. Approximation of calculated values of hydrodynamic resistance coefficient has been made and the graphs of approximating functions of the dependence of hydrodynamic resistance coefficient on f / L ratio have been plotted for different Re values. Error of approximation of dependence сх = f (Re, F 0, f/L , θ) doesn’t exceed 10 %.
The experiment was conducted with three models of beach seines with different values оf continuity in the towing channel of “MariNPO” JSC. Experimental values of tension in the model wing and calculated values of hydrodynamic resistance coefficient depending on Reynolds number Re, continuity and shape of the models ( f / L ratio, blowing θ) have been obtained. The range of characteristic values made 123 ≤ Re ≤ 184; 0.168 ≤ F 0 ≤ 0.202; 0.15 ≤ f/L ≤ 0.77; 0.4 ≤ θ ≤ 0.8. There have been plotted the graphs of dependence of experimental values of force in seine wing on ratio f / L for different Re values. There have been built graphs of dependency of calculated values of hydrodynamic resistance coefficient on relations f / L for different Re values. Approximation of calculated values of hydrodynamic resistance coefficient has been made and the graphs of approximating functions of the dependence of hydrodynamic resistance coefficient on f / L ratio have been plotted for different Re values. Error of approximation of dependence сх = f (Re, F 0, f/L , θ) doesn’t exceed 10 %.
Keywords:
beach seine, model, towing channel, hydrodynamic resistance coefficient, continuity, Reynolds number
beach seine, model, towing channel, hydrodynamic resistance coefficient, continuity, Reynolds number
В работах [1-4] приведены результаты исследования влияния геометрических параметров модели закидного невода (числа Рейнольдса, отношения стрелы прогиба модели в горизонтальной плоскости к расстоянию между крыльями модели f/L) на силу и коэффициент гидродинамического сопротивления. Эксперимент проводился с одной моделью со сплошностью F0 = 0,202 и при выдувании θ = 0,8 (отношение расстояния между верхней и нижней подборами модели закидного невода к высоте сетной стенки модели в посадке). Для изучения влияния сплошности и выдувания на коэффициент гидродинамического сопротивления проведены дополнительные исследования в гидроканале ОАО «МариНПО» [5]. Материалы исследования В эксперименте использовалась модель, ранее исследовавшаяся в работе [1] (модель № 2). Дополнительно изготовлены две модели со значениями сплошности 0,168 и 0,181 (табл. 1). Таблица 1 Характеристики моделей закидных неводов, использовавшихся в эксперименте Параметр Модель № 1 Модель № 2 Модель № 3 Сплошность, F0 0,168 0,202 0,181 Длина модели в посадке, l, м 3 3 3 Высота модели посадке, h, м 0,69 0,69 0,69 Диаметр нитки, d, м 1·10-3 0,8·10-3 0,45·10-3 Шаг ячеи, а, м 12·10-3 8·10-3 5·10-3 Количество ячей по длине, n, шт. 188 280 454 Количество ячей по высоте, т, шт. 39 58 95 Горизонтальный посадочный коэффициент, Ux 0,67 0,67 0,67 Вертикальный посадочный коэффициент, Uу 0,74 0,74 0,74 Диапазон значений характеристик составил 123 ≤ Re ≤ 184; 0,168 ≤ F0 ≤ 0,202; 0,15 ≤ f/L ≤ ≤ 0,77; 0,4 ≤ θ ≤ 0,8. Коэффициент кинематической вязкости ν = 1,3 ∙ 10-6 м2/с. Температура воды в гидроканале 16 °С. Экспериментальные данные Получены экспериментальные данные усилия крыла модели Т в зависимости от числа Рейнольдса Re, сплошности F0, отношения f/L, выдувания θ (рис. 1-3). а Re = 123 Re = 153 Re = 184 F0 = 0,168 θ = 0,4 Т, Н б Re = 123 Re = 153 Re = 184 F0 = 0,168 θ = 0,6 Т, Н в Т, Н Re = 123 Re = 153 Re = 184 F0 = 0,168 θ = 0,8 Рис. 1. Экспериментальные данные усилия в крыле в зависимости от числа Рейнольдса и отношения f/L при F0 = 0,168 и θ = 0,4 (а); θ = 0,6 (б); θ = 0,8 (в) а F0 = 0,202 θ = 0,4 Re = 123 Re = 153 Re = 184 Т, Н Re = 123 Re = 153 Re = 184 F0 = 0,202 θ = 0,6 Т, Н б Re = 123 Re = 153 Re = 184 F0 = 0,202 θ = 0,8 Т, Н в Рис. 2. Экспериментальные данные усилия в крыле в зависимости от числа Рейнольдса и отношения f/L при F0 = 0,202 и θ = 0,4 (а); θ = 0,6 (б); θ = 0,8 (в) Re = 123 Re = 153 Re = 184 F0 = 0,181 θ = 0,4 Т, Н а Рис. 3. Экспериментальные данные усилия в крыле в зависимости от числа Рейнольдса и отношения f/L при F0 = 0,181 и θ = 0,4 (а) Т, Н б Re = 123 Re = 153 Re = 184 F0 = 0,181 θ = 0,6 в Т, Н Re = 123 Re = 153 Re = 184 F0 = 0,181 θ = 0,8 Рис. 3 (окончание). Экспериментальные данные усилия в крыле в зависимости от числа Рейнольдса и отношения f/L при F0 = 0,181 и θ = 0,6 (б); θ = 0,8 (в) Обработка экспериментальных данных Полученные экспериментальные данные использовались для расчета силы и коэффициента гидродинамического сопротивления моделей. Сила гидродинамического сопротивления модели равна , где Тпр - проекция усилия в крыле, которая определяется по формуле где α - угол атаки крыла в горизонтальной плоскости (рис. 4). Рис. 4. Угол атаки крыла модели в горизонтальной плоскости α Определение углов, характеризующих положение урезов в потоке воды, определялось следующим способом (рис. 4). Урез закидного невода крепился к ножам-заглубителям гидроканала. Между ножами-заглубителями параллельно поверхности воды натягивался тонкий белый шнур. Точки крепления уреза к ножам-заглубителям находятся на прямой, параллельной натянутому шнуру. Производилась фотосъемка тензодатчика, уреза и натянутого шнура. Угол, характеризующий отклонение уреза от оси OX в вертикальной плоскости, составлял 0°. Коэффициент гидродинамического сопротивления определялся по формуле , где ρ - плотность воды в гидроканале (1 000 кг/м3); υ - скорость потока воды в гидроканале; Fн - площадь ниток модели. По результатам расчетов построены графики зависимости коэффициента гидродинамического сопротивления сх от числа Рейнольдса Re, сплошности F0, отношения f/L и выдувания θ (рис. 5-7), аппроксимация проводилась экспоненциальной функцией (1) и прямой линией (2) где А, В, С - коэффициенты аппроксимирующей функции, которые представлены в табл. 2 (на рис. 5-7 точками отмечены расчетные данные коэффициента гидродинамического сопротивления, линиями - аппроксимирующие функции (1) и (2)). Re = 123 Re = 153 Re = 184 F0 = 0,168 θ = 0,4 а Re = 123 Re = 153 Re = 184 F0 = 0,168 θ = 0,6 б Рис. 5. Аппроксимирующая зависимость сх = f(Re, F0, f/L, θ) при F0 = 0,168 и θ = 0,4 (а); θ = 0,6 (б) в Re = 123 Re = 153 Re = 184 F0 = 0,168 θ = 0,8 Рис. 5 (окончание). Аппроксимирующая зависимость сх = f(Re, F0, f/L, θ) при F0 = 0,168 и θ = 0,8 (в) F0 = 0,202 θ = 0,4 Re = 123 Re = 153 Re = 184 а Re = 123 Re = 153 Re = 184 F0 = 0,202 θ = 0,6 б F0 = 0,202 θ = 0,8 Re = 123 Re = 153 Re = 184 в Рис. 6. Аппроксимирующая зависимость сх = f(Re, F0, f/L, θ) при F0 = 0,202 и θ = 0,4 (а); θ = 0,6 (б); θ = 0,8 (в) Re = 123 Re = 153 Re = 184 а F0 = 0,181 θ = 0,4 Re = 123 Re = 153 Re = 184 F0 = 0,181 θ = 0,6 б в Re = 123 Re = 153 Re = 184 F0 = 0,181 θ = 0,8 Рис. 7. Аппроксимирующая зависимость сх = f(Re, F0, f/L, θ) при F0 = 0,181 и θ = 0,4 (а); θ = 0,6 (б); θ = 0,8 (в) Таблица 2 Коэффициенты аппроксимирующих функций Выдувание Число Рейнольдса Коэффициент A B C F0 = 0,168 0,4 123 1,52 -2,85 0,44 153 1,71 -0,67 -0,34 184 1,31 -0,75 -0,06 0,6 123 2,78 -0,64 -0,99 153 1,614 -1,132 - 184 1,99 -0,6 -0,52 0,8 123 0,83 -3,05 1,06 153 1,503 -0,56 - 184 1,419 -0,648 - Окончание табл. 2 Выдувание Число Рейнольдса Коэффициент A B C F0 = 0,202 0,4 123 0,22 -3,71 0,80 153 0,912 -0,237 - 184 0,825 -0,267 - 0,6 123 242,10 -44,33 0,996 153 1,19 -9,05 0,88 184 0,70 -5,40 0,74 0,8 123 1,235 -0,184 - 153 0,64 -1,19 0,66 184 1,125 -0,373 - F0 = 0,181 0,4 123 1,104 -0,601 - 153 1,027 -0,528 - 184 1,168 -0,666 - 0,6 123 1,098 -0,521 - 153 1,187 -0,56 - 184 1,173 -0,401 - 0,8 123 1,198 -0,476 - 153 1,279 -0,746 - 184 1,297 -0,569 - Ошибка аппроксимации представлена в табл. 3. Таблица 3 Ошибка аппроксимации Выдувание Число Рейнольдса Ошибка аппроксимации, % F0 = 0,168 0,4 123 7,04 153 6,07 184 2,43 0,6 123 6,48 153 4,63 184 5,49 0,8 123 8,02 153 4,74 184 0,803 F0 = 0,202 0,4 123 1,83 153 2,27 184 2,79 0,6 123 2,09 153 1,76 184 0,03 0,8 123 9,03 153 1,89 184 1,90 F0 = 0,181 0,4 123 3,16 153 4,88 184 6,47 0,6 123 5,32 153 8,96 184 5,38 0,8 123 5,91 153 1,47 184 3,05 Выводы 1. Получены экспериментальные значения усилия в крыле модели в зависимости от числа Рейнольдса, сплошности, отношения f/L, выдувания θ. Диапазон значений характеристик составил 123 ≤ Re ≤ 184; 0,168 ≤ F0 ≤ 0,202; 0,15 ≤ f/L ≤ 0,77; 0,4 ≤ θ ≤ 0,8. 2. Проведена обработка полученных экспериментальных данных. Получены аппроксимирующие зависимости коэффициента гидродинамического сопротивления сх от числа Рейнольдса Re, сплошности F0, отношения f/L, выдувания θ. Аппроксимация зависимости проводилась экспоненциальной функцией и прямой линией. Ошибка аппроксимации зависимости сх = f(Re, F0, f/L, θ) не превышает 10 %.
1. Nedostup A. A., Sokolova E. V. Eksperimental'nye issledovaniya geometricheskih i silovyh harakteristik modeli zakidnogo nevoda // Vestn. Astrahan. gos. tehn. un-ta. Ser.: Rybnoe hozyaystvo. 2013. № 2. S. 122-129.
2. Sokolova E. V. Eksperimental'nye issledovaniya geometricheskih i silovyh harakteristik modeli zakidnogo nevoda // Materialy Mezhvuz. nauch.-tehn. konf. kursantov i studentov, posv. 100-letiyu rybohoz. obrazovaniya v Rossii «Den' nauki». Kaliningrad: Izd-vo BGARF, 2013. S. 113-116.
3. Sokolova E. V., Nedostup A. A. Approksimaciya dannyh eksperimenta s model'yu zakidnogo nevoda po metodu naimen'shih kvadratov // Rybnoe hozyaystvo. 2016. № 6. S. 94-97.
4. Sokolova E. V. Postanovka zadachi eksperimental'nogo issledovaniya modeley zakidnogo nevoda v gidrokanale OAO «MariNPO» // Innovacionnoe razvitie rybnoy otrasli v kontekste obespecheniya prodovol'stvennoy bezopasnosti Rossiyskoy Federacii: materialy I Nacion. zaoch. nauch.-tehn. konf. (Vladivostok, 22 dekabrya 2017 g.). Vladivostok: Izd-vo Dal'rybvtuz, 2017. S. 81-85.
5. Kurlyandskiy Yu. M. Gidrokanal OAO «MariNPO» // Materialy Mezhdunar. nauch.-prakt. konf., posv. 85-letiyu so dnya rozhdeniya zasluzh. deyatelya nauki i tehniki Rossiyskoy Federacii A. L. Fridmana i 95-letiyu so dnya osnovaniya kafedry promyshl. rybolovstva (Kaliningrad, 20-21 maya 2010 g.). Kaliningrad, Izd-vo KGTU, 2010. S. 344-350.
