宋利明，周 旺

(1 上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院，上海 201306；2 國家遠(yuǎn)洋漁業(yè)工程技術(shù)研究中心,上海 201306)

金槍魚延繩釣釣鉤深度影響延繩釣的漁獲性能，作業(yè)深度決定了其捕撈效率及兼捕率[1]。為了解延繩釣釣鉤深度，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究，主要采用海上實(shí)測(cè)[2-3]、懸鏈線理論計(jì)算[4-5]以及數(shù)值模擬[6-9]等方法。然而海上實(shí)測(cè)影響因素較多，懸鏈線理論計(jì)算缺少海流對(duì)延繩釣深度的影響，數(shù)值模擬大多基于Matlab軟件采用兩節(jié)點(diǎn)桿單元構(gòu)建模型，將柔性漁具簡化為剛性進(jìn)行分析，不考慮漁具振動(dòng)和漁具周圍流體產(chǎn)生紊流等效應(yīng)，計(jì)算精度仍需進(jìn)一步提升。隨著數(shù)值仿真軟件的發(fā)展，ANSYS Workbench力學(xué)仿真軟件在柔性體仿真中有較好的應(yīng)用[10-11]，使用多節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元構(gòu)建模型并進(jìn)行力學(xué)仿真更適用于柔性體研究，使用湍流模型可考慮紊流對(duì)漁具造成的影響，計(jì)算精度更高。隨著其技術(shù)的成熟，ANSYS Workbench力學(xué)仿真軟件也逐漸運(yùn)用到漁具研究中，并取得了較好的成果[12-13]。

本研究基于ANSYS Workbench 19.2力學(xué)仿真軟件對(duì)金槍魚延繩釣雙向流固耦合仿真，結(jié)合海上實(shí)測(cè)的延繩釣作業(yè)參數(shù)和三維海流速度等數(shù)據(jù)得到釣鉤仿真深度，并通過對(duì)釣鉤仿真深度與釣鉤實(shí)測(cè)深度和基于懸鏈線理論計(jì)算的理論深度間差異性的分析，研究ANSYS Workbench力學(xué)仿真在金槍魚延繩釣釣鉤深度預(yù)測(cè)中的適用性，為今后進(jìn)一步利用該軟件研究延繩釣漁具的作業(yè)性能提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來源于2016年3月24日至2016年7月10日在波利尼西亞附近海域(4°S～15°S，140°W～160°W)的海上實(shí)測(cè)，作業(yè)站點(diǎn)如圖1所示。釣鉤深度使用微型溫度深度計(jì)(TDR-2050，加拿大RBR公司，量程為10～750 m；精度為0.1 m；誤差為±0.05 %以內(nèi))測(cè)得金槍魚延繩釣沉降穩(wěn)定時(shí)釣鉤的深度，海流速度使用三維海流計(jì)(Aquadopp2000，挪威NORTEK公司，量程為0～2 000 m；精度0.001 m/s)測(cè)量0～350 m每下沉50 m左右處的三維海流速度。調(diào)查漁船“豐匯17”，船舶總長42.3m，型寬5.7 m，型深2.6 m，主機(jī)總功率400 kW。漁具參數(shù)為：浮子直徑360 mm，浮子繩長28 m，兩浮子間干線長1 065 m，直徑為4.0 mm；支線分三段，第一段為硬質(zhì)聚丙烯，長1.5 m，直徑3.5 mm，第二段為尼龍單絲，長17 m，直徑1.8 mm，第三段為尼龍單絲，長2 m，直徑1.5 mm。第一段與第二段用H型轉(zhuǎn)環(huán)連接，第二段與第三段用八字轉(zhuǎn)環(huán)連接。延繩釣漁船投繩時(shí)船速為4.63 m/s，出繩速度為6.12 m/s，兩釣鉤之間的時(shí)間間隔為6 s，兩浮子間的釣鉤數(shù)為28枚。

圖1 延繩釣作業(yè)站點(diǎn)圖Fig.1 The map of longline fishing sites

1.2 基于ANSYS workbench力學(xué)仿真

1.2.1 有限元模型的建立

日本學(xué)者Tauti[14]認(rèn)為當(dāng)雷諾數(shù)處于1.0×103～1.8×105時(shí)，正好處于圓柱體阻力曲線的“自動(dòng)模型區(qū)”，在此區(qū)域內(nèi)，圓柱體網(wǎng)線周圍流態(tài)基本相同，阻力系數(shù)保持恒定，自動(dòng)滿足流體黏性力相似。田內(nèi)(Tauti)準(zhǔn)則已在網(wǎng)箱[15]、拖網(wǎng)[16-17]、圍網(wǎng)[18]等以圓柱體網(wǎng)線為主的漁具研究中得到廣泛應(yīng)用。本研究分別計(jì)算延繩釣漁具的重力和浮力，得出兩浮子間漁具所受的重力和浮力合力約為48 N，方向豎直向下；當(dāng)海流流速范圍為0.12～0.6 m/s、沖角為90°時(shí)，分別計(jì)算漁具的升力和阻力[6]，方向分別為豎直向上和來流方向，合成后得出兩浮子間延繩釣漁具所受的水動(dòng)力約為44～1 148 N，方向?yàn)楹狭Ψ较?。延繩釣作業(yè)過程中重力影響較小，主要受黏性力影響[6]。實(shí)際作業(yè)時(shí)周圍流態(tài)雷諾數(shù)范圍為1.0×103～4.0×103，符合田內(nèi)準(zhǔn)則前提。為了減少仿真計(jì)算量，本研究基于田內(nèi)準(zhǔn)則對(duì)延繩釣漁具縮小并建立幾何模型，大尺度比為300，小尺度比為1，縮小后模型與實(shí)物滿足主要?jiǎng)恿ο嗨芠19]。田內(nèi)準(zhǔn)則換算公式如下。

大尺度比：

(1)

小尺度比：

(2)

流體速度比：

(3)

漁具質(zhì)量比：

(4)

式中：λ為大尺度比；λ′為小尺度比；L為圓柱體網(wǎng)線的長度；D為圓柱體網(wǎng)線的直徑；V為海流速度；ρ′為材料的密度；下標(biāo)F指實(shí)物漁具，下標(biāo)M指縮小模型。

模型的主要部件為浮子、浮子繩、干線、支線等，釣鉤及餌料(采用水中重量相同的鐵球代替)，各部件連接點(diǎn)的轉(zhuǎn)環(huán)使用限制條件進(jìn)行約束簡化。根據(jù)田內(nèi)準(zhǔn)則換算各構(gòu)件尺寸，根據(jù)材料屬性表添加各材料的屬性，主要為密度、彈性模量、泊松比等，如表1所示。本試驗(yàn)采用ANSYS workbench 19.2仿真軟件中的ANSYS mesh模塊自適應(yīng)網(wǎng)格劃分法[20]，根據(jù)模型的幾何形狀、材料屬性和力學(xué)特性等自動(dòng)調(diào)節(jié)網(wǎng)格大小，將模型劃分為四面體網(wǎng)格。

表1 幾何模型參數(shù)和材料Tab.1 Geometric model parameters and materials

1.2.2 流體運(yùn)動(dòng)基本控制方程

流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律主要遵循質(zhì)量守恒定律、動(dòng)量守恒定律、組分守恒方程、能量守恒定律等[21]。本試驗(yàn)流體不涉及熱交換且為單一組分，主要使用質(zhì)量守恒定律和動(dòng)量守恒定律計(jì)算流體的位移及其對(duì)結(jié)構(gòu)耦合面節(jié)點(diǎn)施加的載荷，提供仿真計(jì)算流體的信息，利用Fluent模塊有限體積法對(duì)雷諾時(shí)均Navier-Stokes方程(RANS)求解控制方程。

本試驗(yàn)流體為水，可視為不可壓縮牛頓流體。流體計(jì)算時(shí)滿足質(zhì)量守恒定律，即：

(5)

(6)

流體計(jì)算時(shí)還需要滿足動(dòng)量守恒定律，即Navier-Stokes方程(N-S方程)，其表達(dá)式如下：

(7)

(8)

(9)

式中：ux、uy、uz為X、Y、Z三個(gè)方向流體流速；ρ為流體密度；t為時(shí)間；Fx、Fy、Fz為單位體積所受外力在X、Y、Z方向的分量[22]；p為壓力；μ為動(dòng)力黏度。

使用Navier-Stokes方程直接求解會(huì)消耗極大的計(jì)算資源，采用雷諾時(shí)均法的k-ε模型具有使用范圍廣，精度較高，消耗資源少等優(yōu)點(diǎn)，在工程中廣泛使用。與標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型相比，RNG k-ε模型提供了流體在低雷諾數(shù)時(shí)流動(dòng)黏性的解析公式[11]，因此本試驗(yàn)選用RNG k-ε模型，其表達(dá)式如下[23-24]：

(10)

(11)

(12)

式中：ui為時(shí)均速度，k為湍流動(dòng)能，ε為湍流耗散率；Gk為湍動(dòng)能生成項(xiàng)；μeff為有效渦旋黏度；常數(shù)αk=αε=1.39；C1ε=1.42；C2ε=1.68；η0=4.38;β=0.012；Cμ=0.09；η為流體黏度[23-24]。

1.2.3 結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)基本控制方程

本試驗(yàn)在結(jié)構(gòu)分析時(shí)采用三維十節(jié)點(diǎn)四面體單元(Solid 186)(圖2)對(duì)幾何模型進(jìn)行離散，相較于桿單元、梁單元及四節(jié)點(diǎn)四面體單元，十節(jié)點(diǎn)四面體單元更適合精度要求較高，邊界為曲線時(shí)的模型[25]，在柔性體仿真分析中效果較好。

圖2 Solid 186四面體單元Fig.2 Tetrahedron element Solid 186

此單元的位移函數(shù)可以表示為[26]：

{a}2=[N]{δ}e

(13)

式中： {a}為單元位移矩陣，[N]為形函數(shù)矩陣，{δ}為節(jié)點(diǎn)位移矩陣，e為單元號(hào)。

對(duì)結(jié)構(gòu)域的有限元分析是以最小勢(shì)能原理為基礎(chǔ)，結(jié)合彈性力學(xué)推導(dǎo)出單元?jiǎng)偠染仃嚭洼d荷項(xiàng)，計(jì)算節(jié)點(diǎn)的位移、應(yīng)變及應(yīng)力。根據(jù)最小勢(shì)能原理，建立單元平衡方程[26-28]：

(14)

{Q}e=[k]e{δ}e

(15)

式中：T為矩陣的轉(zhuǎn)置；[k]為單元?jiǎng)偠染仃?；{Q}為荷載向量；[B]為應(yīng)變矩陣；[R]為彈性矩陣。

1.2.4 流固耦合控制方程

延繩釣系統(tǒng)周圍流態(tài)及承受的水動(dòng)力對(duì)其空間形狀和釣鉤深度影響較大[6]，作業(yè)形態(tài)受海流影響而變化。延繩釣作業(yè)形態(tài)的變化又會(huì)導(dǎo)致周圍海流產(chǎn)生變化，進(jìn)而又改變海流對(duì)延繩釣的影響，因此在仿真計(jì)算中需要進(jìn)行雙向流固耦合，考慮流體和結(jié)構(gòu)的相互影響并交互迭代計(jì)算。本試驗(yàn)先計(jì)算延繩釣自然沉降后的形態(tài)再對(duì)沉降后模型進(jìn)行雙向流固耦合計(jì)算，減少耦合計(jì)算和計(jì)算時(shí)間。

流固耦合需要遵循守恒原則，耦合面需滿足流體和固體的應(yīng)力、位移等變量的相等或守恒。流固耦合基本控制方程[21]為：

τf·nf=τs·ns

df=ds

(16)

式中：τ為黏性力；n是單位法向量；d為位移。下標(biāo)f為流體，下標(biāo)s為固體。

耦合計(jì)算選用弱耦合求解方式，主要通過3組控制方程來完成仿真計(jì)算，迭代步長為0.02 s，收斂數(shù)為10-3。流體域控制方程提供流體運(yùn)動(dòng)信息和流體對(duì)耦合面的施加載荷，結(jié)構(gòu)域控制方程提供模型應(yīng)力應(yīng)變等信息，流固耦合控制方程完成耦合面流體信息與結(jié)構(gòu)信息的交互。本試驗(yàn)通過ANSYS workbench中的Fluent模塊計(jì)算流體信息，Transient Structural模塊計(jì)算固體瞬時(shí)信息，System Coupling模塊完成耦合面信息交互，具體流程如圖3所示。

圖3 流固耦合流程圖Fig.3 Flow chart of fluid-solid coupling

1.3 仿真深度及理論深度計(jì)算

本試驗(yàn)選取海上實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中風(fēng)速較小，0～350 m水層各層海流速度相差不大的站點(diǎn)，并假設(shè)0～350 m水層各層三維海流速度相同，使用各層三維海流速度平均值作為該站點(diǎn)的三維海流速度，共獲得6個(gè)站點(diǎn)、42枚釣鉤深度數(shù)據(jù)。根據(jù)三維海流數(shù)據(jù)和作業(yè)參數(shù)，把三維海流數(shù)據(jù)正交分解(圖4)，得到與航向垂直、平行和豎直向下的三維海流數(shù)據(jù)(即仿真中X、Y和Z軸，表2)。

表2 各站點(diǎn)作業(yè)日期、作業(yè)位置及X、Y、Z方向速度范圍Tab.2 Date,position and speed range in X,Y and Z directions of each site

圖4 三維海流經(jīng)緯向速度正交分解Fig.4 Three-dimensional orthogonal decomposition of themeridional and zonal velocities of ocean currents

Vx=Vasinφ-Vbcosφ

(17)

Vy=Vacosφ+Vbsinφ

(18)

式中：Vx為垂直于延繩釣投繩方向的速度(即仿真計(jì)算中X軸速度)；Va為三維海流計(jì)實(shí)測(cè)的經(jīng)向速度；Vb為三維海流計(jì)實(shí)測(cè)的緯向速度，φ為延繩釣漁船作業(yè)時(shí)的航向。Vy為平行于延繩釣方向的速度(即仿真計(jì)算中Y軸速度)。

將漁具參數(shù)、作業(yè)參數(shù)和三維海流數(shù)據(jù)輸入ANSYS workbench進(jìn)行仿真計(jì)算，計(jì)算得到各節(jié)點(diǎn)的三維位移數(shù)據(jù)。用Matlab畫出ANSYS workbench仿真計(jì)算結(jié)果、TDR實(shí)測(cè)深度(僅測(cè)得Z方向的坐標(biāo)，X和Y方向的坐標(biāo)直接應(yīng)用ANSYS workbench仿真計(jì)算得到的X和Y方向的值)和理論深度的對(duì)比圖。通過T-檢驗(yàn)分析TDR實(shí)測(cè)深度與仿真計(jì)算得出的釣鉤深度和理論深度相互之間的差異，從而判斷基于ANSYS workbench仿真在金槍魚延繩釣仿真計(jì)算中的適用性。

DjA=(hf+hb+Daj+Dbj)·λ

(19)

式中：DjA為釣鉤j的仿真計(jì)算深度；hf為浮子繩長度；hb為支線長度；Daj為釣鉤j自然沉降時(shí)的位移；Dbj為釣鉤j雙向流固耦合計(jì)算得出的位移；λ為構(gòu)建模型時(shí)田內(nèi)準(zhǔn)則中的大尺度比。本試驗(yàn)采用Yoshihara[4]基于懸鏈線理論推導(dǎo)的延繩釣釣鉤深度計(jì)算公式計(jì)算理論深度。

(20)

L′=V1·m·t′

(21)

d′=V2·m·t′

(22)

(23)

式中：DTj為釣鉤j的理論深度；L′為兩浮子之間干線長度；n為兩浮子之間釣鉤數(shù)量；θ為干線支承點(diǎn)切線與水平面的夾角，通過式(23)計(jì)算得到；V1為投繩機(jī)出繩速度；m為兩浮子間干線的段數(shù)，即n+1;t′為投放前后兩枚釣鉤之間的時(shí)間間隔；d′為兩浮子之間的海面距離；V2為延繩釣漁船的航速。

2 結(jié)果

2.1 仿真計(jì)算結(jié)果

本試驗(yàn)為了減少耦合計(jì)算量，縮短耦合計(jì)算時(shí)間，先計(jì)算延繩釣自然沉降后的形態(tài)(圖5)，然后將模型輸出再導(dǎo)入ANSYS workbench進(jìn)行雙向流固耦合計(jì)算。計(jì)算后輸出所有節(jié)點(diǎn)的三維位移數(shù)據(jù)，通過公式(19)計(jì)算得到各站點(diǎn)延繩釣釣鉤深度。

圖5 延繩釣自然沉降Fig.5 Natural settlement of longline gear

仿真結(jié)果表明，延繩釣釣鉤仿真最深深度為280～310 m，釣鉤深度與海流速度呈負(fù)相關(guān)。當(dāng)三維海流速度較小時(shí)(X=-0.11～0.05 m/s;Y=-0.05～0.03 m/s;Z=0.03～0.11 m/s)，仿真計(jì)算得出延繩釣釣鉤上浮位移較小，釣鉤深度較深，釣鉤最深深度為310 m(圖6 a站點(diǎn)2016.5.27 )。當(dāng)三維海流速度較大時(shí)(X=0.28～0.75 m/s;Y=-0.10～0.52 m/s；Z=0.04～0.13 m/s)，仿真計(jì)算得出延繩釣釣鉤上浮位移較大，釣鉤深度較淺，釣鉤最深深度為280 m(圖6 b 站點(diǎn)2016.6.18)。

圖6 ANSYS workbench耦合計(jì)算延繩釣位移云圖Fig.6 ANSYS Workbench coupled calculation of longline displacement cloud diagram

2.2 仿真深度與實(shí)測(cè)深度及理論深度對(duì)比

對(duì)6個(gè)站點(diǎn)42枚釣鉤仿真深度與實(shí)測(cè)深度及理論深度進(jìn)行對(duì)比(圖7)，釣鉤仿真深度與實(shí)測(cè)深度差值范圍為0.52～38.33 m(0.3%～12%)。

圖7 各站點(diǎn)釣鉤仿真深度與實(shí)測(cè)深度及理論深度對(duì)比Fig.7 Comparison among simulated,measured and theoretical hook depths

通過T-檢驗(yàn)分析釣鉤仿真深度與實(shí)測(cè)深度之間的差異，結(jié)果表明釣鉤仿真深度與實(shí)測(cè)深度無顯著性差異(P=0.241>0.05)(表3)，且每個(gè)站點(diǎn)釣鉤仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果均無顯著性差異(P1=0.790，P2=0.337，P3=0.476，P4=0.369，P5=0.175，P6=0.136)，基于懸鏈線計(jì)算的釣鉤理論深度與仿真深度及實(shí)測(cè)深度均存在顯著性差異(P=0.000<0.05)。

表3 釣鉤仿真深度與實(shí)測(cè)深度及理論深度T-檢驗(yàn)結(jié)果Tab.3 T-test results of simulated hook depth,measured hook depthand theoretical hook depth

3 討論

3.1 ANSYS Workbench力學(xué)仿真方法的適用性

本研究認(rèn)為基于田內(nèi)準(zhǔn)則對(duì)延繩釣漁具進(jìn)行縮小并用ANSYS Workbench力學(xué)仿真軟件可用于延繩釣釣鉤深度研究。由于延繩釣干線長度與最細(xì)直徑相差太大，劃分網(wǎng)格時(shí)需要根據(jù)最細(xì)直徑進(jìn)行劃分，因此導(dǎo)致網(wǎng)格數(shù)量較多，計(jì)算量較大。本研究基于田內(nèi)準(zhǔn)則對(duì)延繩釣漁具進(jìn)行縮小，縮小后減少了仿真計(jì)算量，縮短了計(jì)算時(shí)間，釣鉤仿真深度與實(shí)測(cè)深度無顯著性差異，釣鉤深度精度較高。曹道梅[6]、宋利明等[7-8]和Song等[9]基于Matlab對(duì)延繩釣進(jìn)行數(shù)值模擬、研究其作業(yè)深度，不考慮漁具振動(dòng)和漁具周圍流體產(chǎn)生紊流等效應(yīng)，使用有限元法將延繩釣離散成兩節(jié)點(diǎn)桿單元，將柔性體簡化為剛性體進(jìn)行計(jì)算。本文基于ANSYS Workbench力學(xué)仿真使用湍流模型考慮漁具振動(dòng)及位移時(shí)，周圍流體產(chǎn)生紊流并對(duì)漁具產(chǎn)生影響，使用有限元法將延繩釣離散為十節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元，計(jì)算精度更高，更適合柔性體計(jì)算，但計(jì)算量較大，計(jì)算時(shí)間較長。本研究對(duì)延繩釣進(jìn)行數(shù)值仿真分析，根據(jù)仿真結(jié)果得出延繩釣釣鉤深度與海流速度呈負(fù)相關(guān)。海流速度增加導(dǎo)致漁具所受的水動(dòng)力增大，使?jié)O具向上漂移，釣鉤深度變淺。Campbell 等[29]對(duì)延繩釣釣鉤深度影響因素分析，認(rèn)為釣鉤深度主要與海流速度、釣鉤位置及風(fēng)速有關(guān)，海流速度變大時(shí)會(huì)導(dǎo)致延繩釣釣鉤上浮；李杰等[30]對(duì)釣鉤深度影響因子分析，認(rèn)為釣鉤深度與海流速度呈負(fù)相關(guān)，與本研究得出的釣鉤深度與海流速度呈負(fù)相關(guān)基本一致，說明ANSYS Workbench力學(xué)仿真軟件可用于延繩釣釣鉤深度研究。

3.2 ANSYS Workbench釣鉤仿真深度的準(zhǔn)確性

本研究認(rèn)為與懸鏈線公式計(jì)算等方法相比，基于ANSYS Workbench的釣鉤仿真深度的準(zhǔn)確性較高，可用于計(jì)算釣鉤的深度。基于ANSYS Workbench仿真得出的釣鉤深度考慮了海流、漁具振動(dòng)和漁具周圍流體產(chǎn)生紊流等效應(yīng)等對(duì)釣鉤深度的影響，釣鉤仿真深度與實(shí)測(cè)深度無顯著性差異，因此仿真得出的釣鉤深度較為準(zhǔn)確。基于懸鏈線公式計(jì)算延繩釣釣鉤深度不考慮海流等因素對(duì)漁具的影響，是一種理想狀態(tài)，得出的釣鉤深度偏大，應(yīng)根據(jù)延繩釣作業(yè)參數(shù)和海流速度校正或調(diào)整懸鏈線公式計(jì)算得出的延繩釣釣鉤深度。馮波等[31]認(rèn)為延繩釣作業(yè)時(shí)受海風(fēng)和海流的影響，鉤位會(huì)上浮變淺，采用懸鏈線公式計(jì)算理論深度的75%折算。本試驗(yàn)采用75%對(duì)理論深度進(jìn)行折算后發(fā)現(xiàn)，站點(diǎn)1和2中釣鉤理論深度的75%與實(shí)測(cè)深度無顯著性差異(P=0.814>0.05，P=0.729>0.05)，其他站點(diǎn)釣鉤理論深度的75%與仿真深度及實(shí)測(cè)深度均存在顯著性差異。說明當(dāng)X方向海流速度范圍為-0.12～0.22 m/s，Y方向海流速度范圍為-0.02～0.25 m/s，Z方向海流速度范圍為-0.06～0.05 m/s時(shí)，可以使用理論深度的75%作為釣鉤到達(dá)的深度，修正后的釣鉤深度與仿真深度無顯著性差異(P=0.067>0.05，P=0.158>0.05)。Suzuki等[32]采用85%對(duì)理論深度進(jìn)行折算并取得較好結(jié)果，本研究采用85%對(duì)理論深度折算后得到，站點(diǎn)5釣鉤理論深度的85%與實(shí)測(cè)深度無顯著性差異(P=0.807>0.05)，其他站點(diǎn)釣鉤理論深度的85%與仿真深度均存在顯著性差異。說明當(dāng)X方向海流速度范圍為-0.11～0.05 m/s，Y方向海流速度范圍為-0.05～0.03 m/s，Z方向海流速度范圍為0.03～0.09 m/s時(shí)，可以使用理論深度的85%作為釣鉤到達(dá)的深度，修正后的釣鉤深度與仿真深度無顯著性差異(P=0.309>0.05)。Bigelow等[33]采用85%對(duì)理論深度進(jìn)行折算，折算后理論深度與實(shí)測(cè)深度差異依舊很大，與本研究一致。相關(guān)研究[33-35]認(rèn)為延繩釣作業(yè)實(shí)測(cè)深度與基于懸鏈線公式計(jì)算理論深度相比會(huì)上浮19%～30%，上浮程度與海流速度等因素有關(guān)，應(yīng)根據(jù)不同的流速采用不同的上浮率對(duì)理論深度進(jìn)行折算，不能武斷地統(tǒng)一采用一固定值進(jìn)行折算。本研究得出,當(dāng)X方向海流速度范圍為-0.11～0.75 m/s，Y方向海流速度范圍為-0.1～0.52 m/s，Z方向海流速度范圍為-0.06～0.13 m/s時(shí)，基于懸鏈線公式計(jì)算理論深度與實(shí)測(cè)深度相比會(huì)深20%～25%。

4 結(jié)論

本研究采用田內(nèi)準(zhǔn)則對(duì)延繩釣進(jìn)行縮小，很大程度上減少仿真計(jì)算量，縮短計(jì)算時(shí)間。但尺度比較大，存在一定的誤差?？梢詫?duì)相似準(zhǔn)則進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)而提升仿真計(jì)算的精度。由于延繩釣實(shí)際作業(yè)時(shí)環(huán)境較復(fù)雜，本研究沒有考慮海浪和海風(fēng)對(duì)浮子的影響，選取風(fēng)速較小的實(shí)測(cè)站點(diǎn)進(jìn)行仿真計(jì)算，后續(xù)可以使用ANSYS Workbench基于波浪理論進(jìn)一步研究海浪對(duì)延繩釣浮子的影響，基于多相流流固耦合研究海風(fēng)對(duì)延繩釣浮子的影響。延繩釣實(shí)際作業(yè)時(shí)受到不同水層海流的影響，受力情況較復(fù)雜，后續(xù)研究可以基于多相流流固耦合法對(duì)海流進(jìn)行分層，研究不同水層海流對(duì)延繩釣的影響，提高仿真精度。

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