研究显示,近90%的鱼获物通过网渔具捕捞,而网片是网渔具最重要的组成部分,作用在网片上的水动力是网渔具产生阻力的主要来源,为了降低能耗,需要分析研究影响阻力的因素,确定降低阻力的途径,因此研究网片的水动力学特性,对于渔具设计理论的丰富,渔具设计的优化以及提高渔具安全性能等具有重要学术价值和应用意义。此外,由于超高分子量聚乙烯纤维具有强度高、密度小、耐疲劳、耐低温、耐化学性、耐日照和其他辐射等一系列优点,并且在实际使用中不需要任何保护措施,使得超高分子量聚乙烯纤维成为最优异的渔用材料之一,并且随着远洋中层拖网,金枪鱼围网以及大型深水抗风浪网箱的发展,超高分子量聚乙烯渔具在渔业中将会得到广泛的应用,研究超高分子量聚乙烯材料制作的网片,对于丰富渔具设计理论,优化渔具设计等具有重要的学术价值和应用意义。本文研究结果可超高分子量聚乙烯网片结构和优化设计等提出改进意见,具有非常重要的指导意义。本研究在2019年,利用东海水产研究所的静水槽,对固定在方形框架上的5种超高分子量聚乙烯网片进行了一系列实验研究,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)本文对框架尾流效应进行分析,研究发现尾流效应范围随框架距离的增加而增大,尾流效应对网片流速的影响不大。(2)本文研究超高分子量聚乙烯网片垂直于来流时,阻力系数公式为:Cd90=3.20Re-0.1276(Sk2-0.3926Sk+0.1570)S-0.9830(R2=0.987),超高分子量聚乙烯网片平行于来流时,阻力系数公式为:Cd0=0.05Re0.1855(Sk2-0.7054Sk+0.1729)S-0.7627(R2=0.756),超高分子量聚乙烯网片倾斜于来流时,阻力系数与升力系数公式分别为:Cdθ=0.83 sinα(Cd90+Cd0)(R2=0.925)、Clθ=0.20 sin(2α)Cd90Sk-0.2948(R2=0.890)。本文研究网片法向阻力系数公式发现,法向阻力系数与雷诺数成反比,即随雷诺数增大其阻力系数减小。法向阻力系数与切向阻力系数都是关于雷诺数、占空率以及线面积的函数;超高分子量聚乙烯网片阻力系数与升力系数发现,阻力系数具有随冲角增大而增大的趋势,升力系数在冲角为45°左右达到最大值,占空率在不同冲角下对网片具有双重效应;将超高分子量聚乙烯网片的阻力系数与升力系数与聚乙烯网片阻力系数和升力系数进行对比分析研究,结果表明:两种材料的网片阻力系数都具有随冲角增大而增大的趋势,并且阻力系数开始增长较快,随着冲角的增大,阻力系数变化逐渐平稳,在冲角为90°时达到最大值;升力系数随着冲角的增大逐渐增大,并在45°左右达到最大值,达到最大值后升力系数逐渐减小,冲角为0°与90°为升力系数的最小值。通过对比两种材料网片的阻力系数与升力系数发现,超高分子量聚乙烯网片的水动力系数均略高于聚乙烯网片。(3)本文研究超高分子量聚乙烯网片垂直于来流时,阻力公式为:Rd90=1322.92V2(d/a)01661S(R2=0.972),超高分子量聚乙烯网片平行于来流时,阻力公式为:Rd0=17.29V2(d/a)-0.6669 S(R2=0.888),超高分子量聚乙烯网片倾斜于来流时,阻力与升力公式分别为:Rdθ=Rd0+0.896(Rd90-Rd0)sinα(R2=0.939)、Rlθ=24.41sin(2 α)V2(R2=0.889)。将垂直于来流的网片阻力公式与棉、苎麻网片的阻力公式以及聚乙烯网片的阻力公式进行对比分析,结果显示:超高分子量聚乙烯网片,聚乙烯网片以及棉、苎麻网片垂直于来流时,三种材料制成的网片阻力都具有随流速而增大的趋势,但三种材料中,超高分子量聚乙烯网片的阻力最大,其次是棉、苎麻材料的网片,阻力最小的是聚乙烯材料的网片;本文通过研究超高分子量聚乙烯网片升力公式发现,网片升力在45。左右达到最大值,升力随着冲角增大而增大,达到最大值后逐渐减小,研究还发现本次实验结果升力高于聚乙烯网片。(4)本文研究超高分子量聚乙烯网片最大位移量与来流冲击时间关系:y=0.3711t-0.0082(R2=0.999),超高分子量聚乙烯网片最大位移量与附加质量系数关系:y=0.003x-1.5403+0.5472(R2=0.998),超高分子量聚乙烯网片最大位移量与网线直径关系:y=0.003d-1.0682+0.5409(R2=0.999)。以限元理论为基础,并且运用集中质量法对超高分子量聚乙烯网片物理建模,再利用牛顿第二定律对各质量点列出一系列动力学运动方程,为方便进行运算,本文进行将复杂的二阶微分方程公式降阶为一阶常微分方程,使得计算量大大减小。最后使用五阶六级龙格库塔公式对每个质量点的运动方程求解。由于该种算法对步长要求较高,因此对步长的取值为0.00001,使研究结果精确度和稳定性更高。结果表明:来流冲击时间与网片最大位移量呈正比,即冲击时间越长,最大位移量越大,但最大位移量到达最大值时,即使超高分子量聚乙烯网片冲击时间的增加,最大位移量基本稳定且不会增加,实验发现网片在来流冲击时间为2.5s时网片最大位移量趋于稳定;超高分子量聚乙烯网片的形变与网线直径有关,研究发现网线直径越大,网衣的变形程度越大,即网片最大位移量也越大;研究还发现附加质量系数倍数与网衣形变程度有关,随着附加质量系数倍数的增大,网片的最大位移量逐渐减小,两者之间呈负相关性。