Hydrodynamic Simulation of Midwater Trawl System Behavior

In this study, a mass-spring model is used to dynamically describe and calculate the shape and movement of a mid-water trawl system. This mathematical model theorizes that the factors constituting the system are the material points and the external forces such as hydrodynamic load, gravity, and buoyancy act on these material points. In addition, it surmises that these material points are connected to each other by springs, the springs do not have any mass, and the internal force acts on these springs. The non-linear differential equations are implicitly integrated with time for guaranteeing a stable solution. The dynamic simulation by the mass-spring model shows the status of the gear such as fishing gear depth, distance between doors, shape of the gear, and tension of each line. It depends on the parameters such as towing force, warp length, force of a sinker, buoyancy of a float, type of door and netting materials. The validity of the model is verified by comparing simulation motions of a trawl system obtained from computed values to those from an actual experiment.

중층 트롤 어구 시스템 운동의 유체역학적 시뮬레이션

본 연구에서는 중층 트롤 어구 시스템의 운동을 예측하기 위한 운동방정식을 정의하였고 중층 트롤 어구 시스템의 운동을 유체역학적으로 해석하여 시뮬레이션에 적용하여 계산한 결과를 해상에서 실험한 결과들과 비교하여 시뮬레이션의 정확도를 검증하였다. 해상실험은 1997년 8월 28일부터 1997년 8월 30일까지 동해상(36$^{\circ}$05'N, 130$^{\circ}$25'2E~36$^{\circ}$20'N,130$^{\circ}$47'E)에서 부경대 실습선 가야호를 이용하여 실시하였다. 그 결과는 다음과 같다. 1. 중층 트롤 시스템의 운동을 해석하기 위해 사용된 운동 방정식은 m$_{i}$equation omitted/=f$_{i}$으로 기술하였고, 여기서 m과 /equation omitted/는 각각 질점 i의 질량과 가속도이며, f$_{i}$는 질점에 작용하는 힘이다. 2. 각 질점에 작용하는 힘은 내력과 외력으로 구성되며, 내력은 질점 사이에서 작용하는 힘으로 어구 시스템 구성에 사용된 각 종 줄과 그물실의 탄성에 의한 힘이며, 외력은 질점에 작용하는 저항, 부력 그리고 중력 등이다. 3. 시뮬레이션의 결과를 해상실험의 결과와 정량적으로 비교하기 위해 끌줄길이 250m, 예망속력 2m/s에서의 전개판 간격, 전개판 수심 망고 그리고 망폭을 비교하였다. 이 때 전개판 사이의 간격과 망폭은 계산치와 실험치가 거의 일치하며, 전개판의 수심과 망고는 각각 5m와 4m의 오차를 가지고 있었다. 4. 시뮬레이션 도중 끌줄의 길이, 예망속력, 부력 그리고 전개판 면적을 증가시키면서 어구의 형상을 계산한 결과를 앞선 해상 실험들의 결과와 비교하였다. 이 때 끌줄길이를 증가시킨 경우 어구의 예망수심이 깊어졌으며 전개판의 간격이 증가하였다. 예망속력을 증가시킨 경우 어구가 수면으로 부상하였으며 전개판의 간격이 줄어들었다. 부력을 증가시킨 경우에도 어구가 수면으로 부상하였으며 전개판의 간격과 망폭이 줄어들었다. 마지막으로 전개판의 면적을 증가시킨 경우에는 전개판의 전개력이 증가하여 전개판 사이 간격이 커지고 망폭이 증가하였다.