SCT 4011-1995 拖网模型水池试验方法

SC/T4011—19951主题内容与适用范围本标准规定了拖网在静水池中的模型试验方法。本标准适用于在静水池中进行的双船拖网（不包括曳纲）和网板拖网（不包括曳纲、网板）的模型试验。拖网全索具模型试验、桁拖网、张网的有关模型试验可参照本标准的相应规定进行。上述各类渔具在动水池中的模型试验可参照使用本标准。2试验原理根据有关相似准则，将实物渔具（以下简称实物）或其设计制成模型渔具（以下简称模型），在水池中进行模拟试验，检测模型的阻力、网口高度等参数，并依据所采用准则换算成相应的实物参数。本标准采用渔具模型试验准则1〔参见附录A（补充件）〕和渔具模型试验准则2〔参见附录B（补充件）〕。在试验设备满足要求的条件下，应优先采用准则1。同一模型的调整试验及不同模型之间的对比试验应采用同一准则。3试验仪器设备3.1试验水池池体主尺度应满足所进行模型试验的需要。池底水平度应在30mm以内，测试段池底应设置坐标格，刻度分隔不大于200mm。3.2拖车拖车在测试段的匀速精度应满足式（1）的要求：Vmax-Vmin≤0.01m/s…………………………………………（1）式中：Vmax──拖车在测试段的最大速度，m/s；Vmin──拖车在测试段的最小速度，m/s。3.3测力系统3.3.1测力传感器所用测力传感器的直线性误差不大于满量程的0.4％。3.3.2牵引滑轮拖曳杆牵引滑轮的张力传递率不得低于95％。3.4网口高度测量仪器网口高度测量仪器不应对模型造成干扰，测量误差不大于±25mm。3.5测速仪速度为0.5m/s，测速时间为1s时的测速精度不低于1‰。4模型模型应符合所采用准则的规定。试验前对模型进行核查，并以该模型的最高模拟速度进行试拖曳，对模型进行工作状态下的检查。5试验条件5.1边界条件5.1.1试验过程中，模型的任何部分与池壁的距离不应小于0.15m，与水面的距离不应小于0.30m。5.1.2试验过程中，中层拖网模型的任何部分与池底的距离不应小于0.30m。5.2进行底层拖网模型试验时，除非实物相应部分结构特殊，牵引滑轮的牵引点离池底不得超过50mm。5.3水池水质应保证能对模型进行较好的目视观察，能分辨出模型前部的单个网目。6试验方法6.1模型的试验参数设定6.1.1水平扩张比a.拖网模型试验中，水平扩张比按式（2）计算：Ks=（l/s）……………………………………………………（2）式中：Ks──模型的水平扩张比；l──模型下纲两端的水平间距，m；s──模型的下纲长度，m。b.拖网的常规试验应在Ks为0.35至0.45之间进行。c.l值应于试验前在相应于实物常用拖速的模型速度下设定。允许利用池底坐标格目测标定。d.Ks值标定完成后，应记录牵引杆间距。e.已知实物空纲端间距或网板间距时，允许不保持规定的Ks范围而根据此间距设定牵引杆间距。6.1.2浮力模型的实际浮力与其计算值之间允许有±5％的误差，其位置分配应与实物相对应。试验报告中的实物浮力值应根据模型实际浮力推算。6.1.3沉降力模型的沉降力位置分布应与实物相对应。6.1.4空纲和手纲长度a.模型空纲的理论长度与实际长度的相对偏差应控制在±0.5％的范围内。b.模型左右空纲、上下空纲的理论差值与实际差值之间的偏差应控制在±2.5mm之内。c.手纲长度应遵守本条a、b的规定。6.2模型拖速a.根据所采用的相似准则计算模型拖速。b.一次模型试验应在5个或5个以上拖速下进行。其拖速区间相当于以实物常用拖速为中心的上、下延伸区间。c.模型各拖速点的计算间隔量相当于实物速度0.257m/s（0.5节）或0.129m/s（0.25节）。d.模型实际拖速与计算拖速之间的偏差应小于计算拖速间隔量的±25％。6.3数据采样6.3.1采样时间在网口高度稳定至少2s后采集速度、阻力、网口高度数据。6.3.2阻力测量a.模型阻力用牵引索张力之和表示。b.两牵引索张力之差不得大于模型阻力的20％。6.3.3网口高度测量允许在同一采样段内先后测量上下纲的相对高度求得网口高度。6.3.4速度测量在采样段测量拖车3s内的平均车速，以此作为模型速度。6.3.5模型网袖端水平扩张测量a.在相当于实物常用拖速的模型速度下测量模型网袖端最大水平间距，并将它作为模型在所有试验速度下的袖端间距。b.允许籍池底坐标格目测模型的袖端间距。6.3.6在一个拖速下，速度、阻力、网口高度三个数据中任何一个采样失败，另外二个数据无效。7试验实测数据的处理与实物参数计算7.1数据回归处理将所测得的模型速度、阻力、网口高度数据回归为函数式（3）及式（4）：……………………………………………（3）……………………………………………（4）式中：Fzmj──模型的计算阻力，N；Hmj──模型的计算网口高度，m；Vm──模型速度，m/s；Kzm──模型阻力函数的系数；n1──模型阻力函数的幂指数；Khm──模型网口高度函数的系数；n2──模型网口高度函数的幂指数。n1、Kzm、n2、Khm按式（5）、（6）、（7）、（8）计算：………………………………………（5）………………………………………（6）………………………………………（7）………………………………………（8）式中：N──模型的试验速度个数；Vm──模型的实测速度，m/s；Fzm──模型的实测阻力，N；Hm──模型的实测网口高度，m。7.2测试数据的可靠性检验7.2.1用模型速度、阻力、网口高度实测值与函数式（3）、（4）的相关系数对测试数据进行可靠性检验。相关系数用式（9）和（10）进行计算：………………………………（9）……………………………（10）式中：rf──模型速度、阻力实测数据与回归函数的相关系数；rh──模型速度、网口高度实测数据与回归函数的相关系数；N──模型试验速度个数；Vm──模型的实测速度，m/s；Fzm──模型的实测阻力，N；Hm──模型的实测网口高度，m。7.2.2当rf≥0.95、rh≥0.9时，模型实测速度、阻力、网口高数据被认可。否则，应对设备、仪器、模型进行检查，排除可能引起误差的因素后在所有试验速度上重新进行试验。7.2.3若连续试验三次仍不满足7.2.2条所规定条件，应停止试验，将三次试验测得的全部速度、阻力、网口高度数据作为一组数据，用式（5）、（6）、（7）、（8）进行回归，并用式（9）、（10）计算相关系数。在试验报告中应对此作出说明。7.3计算实物的速度-阻力函数和速度-网口高度函数。7.3.1采用准则1时，按式（11）、（12）分别计算实物以kN及tf为单位的阻力函数，按式（13）计算实物的网口高度函数：………………………………………（11）………………………………………（12）………………………………………（13）式中：Fzsj──实物的计算阻力，kN；F＇zsj──实物计算阻力，tf；Hsj──实物计算网口高度，m；Vs──实物速度，kn；λ──模型的大尺度比；λ＇──模型的小尺度比；Kzm──模型阻力回归函数的系数，由式（6）计算；n1──模型的阻力回归函数的幂指数，由式（5）计算；Khm──模型的网口高度回归函数的系数，由式（8）计算；n2──模型的网口高度回归函数的幂指数，由式（7）计算。7.3.2采用准则2时，按式（14）和（15）分别计算实物以kN及tf为单位的阻力函数，按式（16）计算实物的网口高度函数，公式各符号的意义、单位同式（11）、（12）、（13）。………………………………………（14）………………………………………（15）………………………………………（16）7.4计算实物参数7.4.1根据所采用准则，用实物阻力、网口高度回归函数计算实物在各设定速度下的阻力、网口高度。7.4.2根据所采用准则，用附录A（补充件）或附录B（补充件）所规定的方法，计算实物的袖端水平扩张、空纲端间距或网板间距。7.4.3计算实物在各设定拖速下的垂直扩张系数：Ch=（Hsj/Cwo）×100………………………………………（17）式中：Ch──实物在某设定拖速下的垂直扩张系数，％；Hsj──实物在该速度下的计算网口高度，m；Cwo──实物网口拉紧周长，m。7.4.4计算实物在各设定拖速下的能耗系数：Ce=Fsj×3.472/HsjLxs……………………………………（18）式中：Ce──实物在某个设定拖速下的能耗系数，kW·h/104m3；Fsj──实物在该拖速下的计算阻力，kN；Hsj──实物在该拖速下的计算网口高度，m；Lxs──实物的袖端水平扩张，m。7.4.5计算实物在各设定拖速下的功率消耗：Psj=FsjVs…………………………………………………（19）式中：Psj──实物在某个设定拖速下的消耗功率，kW；Fsj──实物在该拖速下的计算阻力，kN；Vs──实物拖速，m/s。8试验结果试验结果包括：a.模型的试验速度、阻力、网口高度实测值；b.模型的阻力-速度、网口高度-速度函数和相应的相关系数；c.实物的阻力-速度、网口高度-速度函数；d.实物在各设定拖速下的阻力、网口高度、垂直扩张系数、能耗系数、消耗功率。9试验报告9.1试验报告内容应包括：a.送试单位、试验水池名称、试验日期、报告完成日期；b.试验代号，每一速度组试验应单独编号；c.水池主尺度、主要测试仪器的精度；d.试验当天的池水温度；e.实物渔具规格；f.试验所采用的准则、模型的大尺度比、小尺度比；g.模型试验设定参数的实物换算值；h.第8章中所列出的试验结果以及对模型目视观察的简要描述。9.2试验报告中各参数的单位、数值精度：a.温度，读数精确到0.1℃；b.实物空纲、手纲、叉纲长度，m，4位有效数字；c.实物其他线性尺度，m，3位有效数字；d.模型速度，m/s，4位有效数字；e.实物速度，kn，3位有效数字；f.模型阻力，N，3位有效数字；g.实物阻力，kN（tf）1），3位有效数字；h.垂直扩张系数，％，3位有效数字；i.能耗系数，kW·h/104m3，3位有效数字；j.回归函数的数值部分，3位有效数字；k.实物消耗功率，kW，3位有效数字。注：1）表示分别以kN及tf为单位表示。附录A渔具模型试验准则1（补充件）A1本准则以田内准则为基础，对田内准则的个别规定进行了修正。A2关于模型的基本规定A2.1模型的网线材料应与实物相同。A2.2模型的所有外形线尺度应与实物保持同一尺度比：Lm/Ls=1/λ………………………………………………（A1）式中：Lm──模型的任何一个外形线尺度，m；Ls──实物的相应外形线尺度，m；λ──模型的大尺度比。A2.3模型各部位网片的d/a值应与实物相应部位网片的d/a值相同：dmn/amn=dsn/asn…………………………………………（A2）式中：dmn──模型某一部位网片的网线直径，mm；amn──模型某一部位网片的目脚长度，mm；dsn──实物相应部位网片的网线直径，mm；asn──实物相应部位网片的目脚长度，mm。式（A2）可演变为：dmn/dmn=asn/asn=1/λ＇n…………………………………………（A3）式中：λ＇n──模型某一部位网片的小尺度比。允许模型各部位网片的小尺度比λ＇n不一致。A2.4模型平均小尺度比等于各部位小尺度比以该部位网片的线面积为权值的加权平均值：λ＇=∑（Sxnλ＇n）/∑Sxn………………………………………（A4）式中：λ＇──模型的平均小尺度比；λ＇n──模型某部位的小尺度比；Sxn──模型（或实物）某部位的线面积，m2。A2.5模型纲索长度和直径应符合式（A5）的要求：Lgm/Lgs=dgm/dgs=1/λ…………………………………………（A5）式中：Lgm──模型纲索的长度，m；Lgs──实物纲索的长度，m；dgm──模型纲索的直径，mm；dgs──实物纲索的直径，mm；λ──模型的大尺度比。A2.6模型纲索与网片装配的缩结系数应与实物相应部位的缩结系数相同。A2.7模型速度与实物速度关系应符合：………………………………………………（A6）式中：Vm──模型速度，m/s；V