Dynamic simulation of tuna purse seine gear verified by field experiments

Abstract

다랑어 선망 어구의 역학적 거동 시뮬레이션과 해상실험에 관한 연구

Seyed Abbas Hosseini

부경대학교 대학원 수산물리학과 요약 선망어구는 주로 망지, 로프, 조임줄과 같은 유연 구조체로 구성된다. 수치해석을 적용함으로써 어구의 역학적 거동을 해석하기 위하여 질량-스프링 모델을 적용하였고, 망지, 조임줄, 선망 어선을 주된 구성요소로 고려하였다. 조류의 영향에 대한 그물 형상의 질점 변위를 3차원으로 구현하고 검증하기 위하여 질점의 운동 방정식과 4차 Runge-Kutta법을 적용하였다. 다랑어 선망어구에 초점을 둔 본 연구는 레이놀즈수와 영각의 함수로 표현되는 항력계수를 고려한 수치모델을 개선함으로써 고등어 선망에 관한 이전 연구의 부적절성을 제거하였다. 수치 시뮬레이션을 검증하기 위해 그물의 침강수심에 대한 측정값과 계산값을 비교하였다. 고찰에서는 개선된 모델링 방법의 타당성을 다루었다. 기존의 몸그물에 대형 망목으로 이루어진 판넬과 다른 재질의 망지를 사용하여 다른 조건에 대한 그물의 침강 성능을 시뮬레이션하였다. 본 연구 결과, 몸그물 부분에 대형 망목을 사용한 그물에 대하여, 어획시간에 대한 그물의 침강 수심은 기존 재질을 사용한 그물에 비해 비중이 큰 재질의 망지를 사용한 그물에서 더 크게 나타났다. 또한, pursing이 이루어지는 동안 조임줄의 양 끝단에 더 낮은 장력이 작용하였다. 연구에 앞서, 선망 조업 작업에 대한 가다랑어군의 유영행동 관련 연구가 개략적으로 수행되었다. 적용 수심과 제작 비용에 관한 그물의 새로운 구조개선은 다랑어 선망 어구의 높은 실패율 등 잠재적인 문제를 감소시키기 위한 대안이 될 수 있다.

Abstract The purse seine gear consists mainly of flexible components; nettings, ropes and purse line, which are considered a flexible structure. To describe the dynamic behaviour by the numerical method, mass-spring model, as the mechanics of flexible twine, was applied to the system including three main components: netting, purse line and purse seiner. The equations of motion of the mass points were adapted and integrated by the fourth-order Runge-Kutta method to qualify the displacements of the mass points for the net shape in 3-D under the flow condition. The present study removes the inadequacies of the last paper on mackerel purse seine by refining the calculation model to consider drag coefficient as a function of attack angle and Reynolds number applicable to the setting operation of the purse seine gear. An estimate of the validity of the numerical simulation is made by comparing the measured and calculated values for the sinking depth of the net. Discussions are made on the some adequacies of the modeling method along with suggestions for any improvement. The numerical simulation was used to examine the sinking performance of the different designs in which large meshed-panels and netting materials are used together in the main body section of the netting. The results indicate that the nets with larger mesh panels take more sinking depth with much more pronounced operational depth at corresponding times of the fishing operation when heavier netting material is used as compared to the prototype net. Moreover, with the new designs, lower tensile forces were exerted on both ends of the pure wire during pursing. A preliminary analysis was made on the swimming behavior of skipjack school in responses to the purse seine operation. The new constructions of the nets with regard to the operational depth represent alternatives that may reduce the potential problem of frequent failed setting of the tuna purse seine gear.