Гидродинамика плетеных безузловых делей

Сетные плетеные безузловые конструкции представляют собой орудия рыболовства и садки аквакультуры. Это сетные полотна, изготавливающиеся из высокопрочных нитей, веревок и шнуров без использования узлов. В качестве материала служат полиамидные и полиэтиленовые волокна. Производятся безузловые дели на специальных вязальных фабриках, которые работают в соответствии с технологией фиксации ячеек. На последнем этапе производства делей, они подвергается термической обработке, что обеспечивает им дополнительную прочность. Они надежнее, вес из-за отсутствия узловых соединений меньше, риск травмирования рыбы минимален, также проточность таких делей лучше, а водоросли и другие микроорганизмы не прирастают к ним. Безузловые сети имеют широкое применение в изготовлении садков, селективных вставок тралов, неводов и ловушек.
В статье рассмотрено применение численного метода для определения гидродинамических характеристик сетных полотен безузлового плетения при помощи разработанного авторами программного обеспечения. Была выполнена схематизация безузловой дели для создания математической модели, основанной на дифференциальных уравнениях в частных производных Навье-Стокса. Были установлены начальные и граничные условия для заданной расчетной области. Расчет проводился на регулярной расчетной сетке по неявной конечно-разностной схеме с применением методов покоординатного расщепления, линеаризации нелинейных уравнений с последующей коррекцией нелинейных коэффициентов, решением полученных трехдиагональных систем методом прогонки. Приводятся результаты численных экспериментов в виде визуализации давления на поверхности разных безузловых делей при различных углах атаки.

1. Недоступ А.А., Ражев А.О. Моделирование орудий и процессов рыболовства. Часть I: учебное пособие. – Калининград: Издательство ФГБОУ ВО «КГТУ». 2019. 433 с.

2. Недоступ А.А. Ражев А.О. Моделирование орудий и процессов рыболовства. Часть II: учебное пособие. – Калининград: Издательство ФГБОУ ВО «КГТУ». 2019. 444 с.

3. Fredriksson D.W., Swift M.R., Irish J.D., Tsukrov I., Celikkol B. Fish cage and mooring system dynamics using physical and numerical models with field measurements // Aquacult. Eng. 27. 2003. Pp.117-146

4. Lader P.F., Enerhaug B. Experimental investigation of forces and geometry of a net cage in uniform flow // IEEE J. Oceanic Eng. 30 (1). 2005. Pp. 79-84

5. Suhey J.D. Kim N.H., Niezrecki C. Numerical modeling and design of inflatable structuresapplication to open-ocean-aquaculture cages // Aquacult. Eng. 33. 2005. Pp. 285-303

6. Недоступ А.А., Ражев А.О., Сергеев Е.И. Численные эксперименты в гидродинамике сетчатых конструкций // Седьмая международная научно-практическая конференция «Имитационное и комплексное моделирование морской техники и морских транспортных систем» (ИКМ МТМТС-2023). Труды конференции (ISBN 978-5-6050031-8-2). – СПб.: ИПК «НП-Принт». 2023. С.155-162

7. Недоступ А.А. Экспериментальная гидромеханика орудий рыболовства. – М.: Моркнига. 2014. 363 с.

8. Белов В.А. Гидродинамика нитей, сетей и сетных орудий лова. – Калининград: Изд. ОАО МариНПО и Калининградского технического университета. 2000. 202 с.

9. Недоступ А.А., Ражев А.О. Математическая модель взаимодействия распорной траловой доски с водной средой // Морские интеллектуальные технологии. 2017. Т.1. №3 (37). С. 154-157

10. Zhou C., Xu L., Hu F., Qu X. Hydrodynamic characteristics of knotless nylon netting normal to free stream and effect of inclination // Ocean Eng. 2015. 110. Pp. 89-97

11. Ахметбеков Е.К., Бильский А.В., Ложкин Ю.А., Маркович Д.М., Токарев М.П., Тюрюшкин А.Н. Система управления экспериментом и обработки данных, полученных методами цифровой трассерной визуализации (ActualFlow). // Вычислительные методы и программирование. 2006. Т. 7 С. 79-85

12. Деги Д.В., Старченко А.В. Численное решение уравнений Навье-Стокса на компьютерах с параллельной архитектурой // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2012. № 2. C. 88-98

13. Zou B., Thierry N.N.B., Tang H., Xu L., Zhou C., Wang X., Dong S., Hu F. Flow field and drag characteristics of netting of cruciform structures with various sizes of knot structure using CFD models. // Appl. Ocean Res. 2021. 106. 102466

14. You X., Hu F., Takahashi Y., Shiode D., Dong S. Resistance performance and uidow investigation of trawl plane netting at small angles of attack // Ocean Eng. 2021. 236. 109525