基于网具内外流场特性的南极磷虾拖网结构优化研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31902426
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1909.养殖与渔业工程学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Antarctic krill fishery is an important new growth point of China's distant-water fishery, and the development and utilization of this resources has become a major scientific and technological innovation project in China's space exploration and strategic resources development. Krill fishing has traditionally been conducted using large pelagic trawls because of the weak swimming ability and aggregation characteristic of Antarctic krill. In previous studies, physical experiments were used to reduce fishing gear resistance and improve mouth spread by changing operating parameters and mesh parameters, However, the basic research on the effect of the related factors on the distribution of flow fields inside and around the gear has been neglected, and the optimization of trawl gear performance has not been solved from the mechanism, resulting in the uncertainty of the research results. The flow fields inside and around the trawl net are measured using the particle image velocimetry (PIV) technique and the acoustic Doppler velocimeter (ADV) to explain the mechanism of the distribution of flow fields inside and around the trawl system based on physical standpoint, build the flow-velocity reduction index model, and illuminate the mechanism and influencing factors of flow field distribution in different parts of trawl. The changes of movement pattern of krill and hydrodynamic force action on different parts of trawl are obtained from this study, and a scheme for improving the trawl performance is constructed based on flow field distribution of the gear. The results will help optimal design of Antarctic krill trawl and implement ecological efficiency and low energy consumption fishing.
南极磷虾渔业是我国远洋渔业极为重要的新增长点,该资源的规模化开发与利用已成为我国空间拓展与战略资源开发领域中一项重大科技创新工程。南极磷虾游泳能力较弱,具有集群特性,中层拖网是捕获南极磷虾最为合适的高效渔具。针对拖网渔具性能优化,以往的研究多利用物理实验通过改变有关参数,减少渔具阻力,提高网具扩张,但却忽略了因素的改变对网具内外流场分布的影响这一基础性研究,并未从机理上解决问题,从而导致研究结果的不确定性。本研究拟结合粒子图像测速(PIV)技术和声学多普勒流速仪(ADV)对南极磷虾拖网模型网内外流场的流速矢量进行测定,从物理学角度探究拖网网具内外流场空间分布的变化规律,构建流速衰减指标模型,阐释拖网不同部位流场分布的发生机理和影响因素,揭示入网渔获的运动模式及其与拖网不同部位水动力作用机理的关系,建立基于流场分布特征的网具性能优化体系,为改进南极磷虾拖网设计,实现绿色高效捕捞提供科学支撑。

结项摘要

本研究分三个步骤实现南极磷虾拖网渔具的改进设计思路和方向的确立:首先,采用CFD数值模拟和物理模型试验探究了不同规格网片水动力及流场特性变动规律,构建了流速衰减模型;其次,利用物理试验方法获取了网囊和磷虾拖网周围流场分布规律;最后,结合海上局部附网法选择性试验,获取了磷虾入网后在拖网不同部位的逃逸情况,并基于流场分布规律和虾类行为特性的考虑,提出了南极磷虾拖网的优化方案,量化出内衬网等关键参数对拖网工程性能的影响效果。研究结果发现:①有、无结节的十字型和网目结构下游均具有流速衰减现象,对于网目结构,流速衰减率随冲角的减小而增大,且不同结构尾部的流速衰减率在10%左右。②对比动水槽试验结果,验证了构建的CFD数值模型可准确地对不同因子作用下网片受力和变形进行模拟。③局部附网法海上实测结果显示,磷虾逃逸行为主要发生在拖网第一段网身大网目处,而第二段网身近乎无逃逸行为;昼、夜对于磷虾穿过网目的逃逸结果有显著性差异。④拖网网具内外存在非定常湍流,且拖网尾流会引起紊流和旋涡脱落,造成拖网位置及周围流场呈周期性振荡。⑤网囊末端结构位置和振荡的变化造成流速下降,越接近网囊末端,流速越低;有渔获的网囊垂直方向的速度比变化较大,装配内衬网的网囊在中部速度最低。⑥随着渔获量的增加,网囊阻力和振荡效果增大;内衬网、结节类型和结构片式对网囊水动力和振荡特性影响显著。⑦内衬网比例减少50%,拖网阻力减小约20%,网口面积增加约5%;拖网水阻力随着浮沉比减小,网板扩张增大而增大。上述研究结果以渔具基础研究中流场分布特性为抓手,拓展了渔具振荡特性的研究内容,深入地剖析出网具水动力作用机制,为生态高效低能耗拖网渔具研发奠定了科学基础。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The deformation characteristics and flow field around knotless polyethylene netting based on fluid structure interaction (FSI) one-way coupling
基于流固耦合(FSI)单向耦合的无结聚乙烯网周围的变形特征和流场
  • DOI:
    10.1016/j.aaf.2020.07.012
  • 发表时间:
    2020-08
  • 期刊:
    Aquaculture and Fisheries
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zou Baiqiang;Thierry Nyatchouba Nsangue Bruno;Tang Hao;Xu Liuxiong;Dong Shuchuang;Hu Fuxiang
  • 通讯作者:
    Hu Fuxiang
Identifying the turbulent flow developing inside and around the bottom trawl by Electromagnetic Current Velocity Meter approach in the flume tank
通过水槽中的电磁流速度计方法识别底拖网内部和周围形成的湍流
  • DOI:
    10.1007/s42241-021-0058-0
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    Journal of Hydrodynamics
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Thierry Nyatchouba Nsangue Bruno;Tang Hao;Xu Liu-xiong;Hu Fuxiang;You Xinxing;David Micah Adekunle;Achille Njomoue P;ong
  • 通讯作者:
    ong
Catch Pattern for Antarctic krill (Euphausia superba) of Different Commercial Trawls in Similar Times and Overlapping Fishing Grounds
相似时间和重叠渔场不同商业拖网捕捞南极磷虾的规律
  • DOI:
    10.3389/fmars.2021.670663
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    Frontiers in Marine Science
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Wang Zhongqiu;Tang Hao;Herrmann Bent;Xu Liuxiong
  • 通讯作者:
    Xu Liuxiong
不同工作姿态下立式双曲面网板水动力及周围流场特性研究
  • DOI:
    10.12131/20190221
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    南方水产科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘志强;许柳雄;唐浩;胡夫祥;周成
  • 通讯作者:
    周成
Flume Tank Evaluation on the Effect of Liners on the Physical Performance of the Antarctic Krill Trawl
水槽内衬对南极磷虾拖网物理性能影响的评价
  • DOI:
    10.3389/fmars.2021.829615
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
    Frontiers in Marine Science
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Tang Hao;Thierry Nyatchouba Nsangue Bruno;Achille Njomoue P;ong;He Pingguo;Xu Liuxiong;Hu Fuxiang
  • 通讯作者:
    Hu Fuxiang

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其他文献

2017年秋季南奥克尼群岛海域南极大磷虾垂直分布与光照及垂向温盐关系
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    朱国平
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    李绍金;陈瑞先;唐浩;周胜瑜
  • 通讯作者:
    周胜瑜
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  • DOI:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    程东鹏
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    中华烧伤杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    娄家祺;厉晔;崔庆伟;张盼;孙晗;唐浩;庄梦梦;孙勇
  • 通讯作者:
    孙勇

其他文献

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唐浩的其他基金

兼捕减少装置(Bycatch Reduction Devices, BRD)对拖网网囊系统水动力及渔获性能的调控机制
  • 批准号:
    32373187
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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