ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ ЗАКИДНЫХ НЕВОДОВ В ГИДРОКАНАЛЕ ОАО «МАРИНПО»
Авторы:
1.
Калининградский государственный технический университет
2.
Калининградский государственный технический университет
3.
Калининградский государственный технический университет
(кандидат технических наук, доцент; заведующий кафедрой промышленного рыболовства)
4.
Калининградский государственный технический университет
(кандидат технических наук; доцент кафедры промышленного рыболовства)
Тип:
Статья
Страницы:
с 28
по 37
Статус:
Опубликован
Получено:
05.03.2019
Одобрено:
25.03.2019
Опубликовано:
25.03.2019
Классификаторы:
УДК 639.2.081.117.4
ГРНТИ 34.39 Физиология человека и животных
ГРНТИ 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
ГРНТИ 69.31 Промышленное рыболовство
ГРНТИ 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
ГРНТИ 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
ГРНТИ 34.39 Физиология человека и животных
ГРНТИ 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
ГРНТИ 69.31 Промышленное рыболовство
ГРНТИ 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
ГРНТИ 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
закидной невод, модель, гидроканал, коэффициент гидродинамического сопротивления, сплошность, число Рейнольдса
Аннотация (русский):
В гидроканале ОАО «МариНПО» проведен эксперимент с тремя моделями закидных неводов с различными значениями сплошности. Получены экспериментальные значения усилия в крыле моделей и расчетные значения коэффициента гидродинамического сопротивления в зависимости от числа Рейнольдса, сплошности и формы моделей (отношение f / L , выдувание θ). Диапазон значений характеристик составил 123 ≤ Re ≤ 184; 0,168 ≤ F 0 ≤ 0,202; 0,15 ≤ f/L ≤ 0,77; 0,4 ≤ θ ≤ 0,8. Построены графики зависимости экспериментальных значений усилия в крыле невода от отношения f / L при различных значениях числа Рейнольдса. Построены графики зависимости расчетных значений коэффициента гидродинамического сопротивления от отношения f / L при различных значениях числа Рейнольдса. Выполнена аппроксимация расчетных значений коэффициента гидродинамического сопротивления и построены графики аппроксимирующих функций зависимости коэффициента гидродинамического сопротивления от отношения f / L при различных значениях числа Рейнольдса. Ошибка аппроксимации зависимости сх = f (Re, F 0, f/L , θ) не превышает 10 %.
В гидроканале ОАО «МариНПО» проведен эксперимент с тремя моделями закидных неводов с различными значениями сплошности. Получены экспериментальные значения усилия в крыле моделей и расчетные значения коэффициента гидродинамического сопротивления в зависимости от числа Рейнольдса, сплошности и формы моделей (отношение f / L , выдувание θ). Диапазон значений характеристик составил 123 ≤ Re ≤ 184; 0,168 ≤ F 0 ≤ 0,202; 0,15 ≤ f/L ≤ 0,77; 0,4 ≤ θ ≤ 0,8. Построены графики зависимости экспериментальных значений усилия в крыле невода от отношения f / L при различных значениях числа Рейнольдса. Построены графики зависимости расчетных значений коэффициента гидродинамического сопротивления от отношения f / L при различных значениях числа Рейнольдса. Выполнена аппроксимация расчетных значений коэффициента гидродинамического сопротивления и построены графики аппроксимирующих функций зависимости коэффициента гидродинамического сопротивления от отношения f / L при различных значениях числа Рейнольдса. Ошибка аппроксимации зависимости сх = f (Re, F 0, f/L , θ) не превышает 10 %.
Ключевые слова:
закидной невод, модель, гидроканал, коэффициент гидродинамического сопротивления, сплошность, число Рейнольдса
закидной невод, модель, гидроканал, коэффициент гидродинамического сопротивления, сплошность, число Рейнольдса
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. Недоступ А. А., Соколова Е. В. Экспериментальные исследования геометрических и силовых характеристик модели закидного невода // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Рыбное хозяйство. 2013. № 2. С. 122-129.
2. Соколова Е. В. Экспериментальные исследования геометрических и силовых характеристик модели закидного невода // Материалы Межвуз. науч.-техн. конф. курсантов и студентов, посв. 100-летию рыбохоз. образования в России «День науки». Калининград: Изд-во БГАРФ, 2013. С. 113-116.
3. Соколова Е. В., Недоступ А. А. Аппроксимация данных эксперимента с моделью закидного невода по методу наименьших квадратов // Рыбное хозяйство. 2016. № 6. С. 94-97.
4. Соколова Е. В. Постановка задачи экспериментального исследования моделей закидного невода в гидроканале ОАО «МариНПО» // Инновационное развитие рыбной отрасли в контексте обеспечения продовольственной безопасности Российской Федерации: материалы I Национ. заоч. науч.-техн. конф. (Владивосток, 22 декабря 2017 г.). Владивосток: Изд-во Дальрыбвтуз, 2017. С. 81-85.
5. Курляндский Ю. М. Гидроканал ОАО «МариНПО» // Материалы Междунар. науч.-практ. конф., посв. 85-летию со дня рождения заслуж. деятеля науки и техники Российской Федерации А. Л. Фридмана и 95-летию со дня основания кафедры промышл. рыболовства (Калининград, 20-21 мая 2010 г.). Калининград, Изд-во КГТУ, 2010. С. 344-350.
