网渔具是当前世界捕捞业中使用最广泛的捕捞工具。在渔具设计和作业性能改进中,网片的力学问题涉及渔具的阻力和载荷,张力分布和形状,以及渔具的调整控制等动态性能,还影响渔具周围的流态和对捕捞对象的刺激,这些都可能影响捕捞效率和耗能。因此,网具的设计不仅要考虑捕捞对象的行为习性,而且要求降低阻力,减少渔船的燃油消耗,提高捕捞效率。材料科学的飞速发展,聚乙烯、尼龙等合成纤维材料的出现,新型网片的使用,使得网具材料与网具结构发生了很大的变化。此外,随着计算机科学技术的发展和应用,带动了数值计算领域的进步,有限元法、集中质量法和质点弹簧系统,被广泛应用于渔具的数学力学建模和动态模拟方面。使得原本难以实现或者需要耗费漫长时间的工程力学解析计算,运用计算机数值计算后,在较短时间内就能得到运算结果。可以使用数值模拟方法来分析结构物受力状况以及在外力作用下的位移及变形,既可以更好地了解网具的作业性能,又节约了大量的资金和时间。而网片的水动力学特性是决定网具力学特性的关键性因素。对网片水动力学系数的测定将是进行数学建模和网具数值计算的重要基础性工作,对它的深入研究将对于丰富渔具设计理论,优化渔具的数学力学模型,优化渔具设计,提高渔具的效率和渔具安全性能等具有重要的学术价值和实际应用意义。在2014年,利用东海水产研究所的循环水槽,对固定在方形圆截面框架上的9种网片进行了系列实验研究,并使用MATLAB软件对固定在框架上的网片进行了模拟分析研究,结果如下:(1)由于框架的两条边始终与来流方向垂直,在变动冲角的过程中,冲角与框架的阻力系数呈一次关系,框架整体受力以阻力为主;冲角为45°时,在升阻比最大,升力系数接近于阻力系数的一半。从框架的阻力与冲角的关系,分析推求出的圆柱体CN90为1.61.(2)在动水槽中对9种网片的水动力学性质进行了测试。涉及的参数包括水流对网片的冲角、流速、网片的水平缩结系数ET,网片的水动力学升力系数CL、阻力系数Cd、升阻系数比K等。结果表明:①阻力系数随着冲角的增大而增大,随着流速和网线直径的增大而减小;②在冲角为0-45°时,升力系数总体呈增大的趋势;最高达1.02;当冲角45-90°时升力系数逐渐减小;③升阻系数比K最大值出现在20°附近;在30-90°之间,K值呈减小趋势;④当雷诺数Re小于1500,冲角小于45°时,阻力系数呈现先增后减的趋势;而冲角大于45°时,阻力系数呈减小的趋势。雷诺数Re大于2800时,阻力系数基本趋于稳定。⑤得出网目尺寸60mm,网线直径为1.15mm、2.25mm、3.5mm,ET为0.3,、0.5、0.707时冲角、雷诺数与水动力三者之间关系的三维图。⑥在相同工况下升阻力系数均随着d/a的增大呈现先增大后减小的趋势。⑦升阻力系数随占空率的增大而减小。⑧得出T0网片的升阻力公式如下:⑨在网线实密度较大时,T90的阻力系数较T0的阻力系数小,建议在拖网网身使用T90网片,以减小阻力。(3)应用MATLAB软件,模拟固定在方形框架上尼龙网片,获得在恒定流作用下的张力分布以及网片空间形状。数学力学模型是基于集中质量法,假设目脚和结节构成的网片为弹簧质点系统,对每个质量点建立动力学方程。运用五阶六阶龙格库塔法求解建立的二阶常微分方程组,得到各质量点的位移以及张力,构建3D模型。发现:①网线直径和附加质量对网片形状影响显著,网线直径与位移呈反比关系;附加质量与位移呈指数函数关系;②水动力系数对质点位移呈线性关系。