Structural Simulation And Hydrodynamic Behaviour Of Netting in Trawl Fishing Gears

Abstract

[Abstract] Industrial fishing is vital for global food security and economic stability, particularly in coastal regions. However, trawling and similar techniques face challenges due to the gradual ban on discards and other regulations that aim to reduce their environmental impact. Enhancing the selectivity is crucial to address this problem. This can be achieved by modifying the geometry and mechanical properties of netting and the design of the gear. This thesis aims to improve the understanding of the hydrodynamic and structural behaviour of knotted single-twine diamond mesh netting, widely used in industrial fishing. The main objectives are: (i) to carry out a detailed experimental study of the drag and lift coefficients of the netting, studying the effect of different factors that affect its hydrodynamics; (ii) to derive an analytical formula to calculate the solidity of the netting, a key parameter used to characterize the hydrodynamic behaviour of netting; (iii) to propose a numerical model based on beam finite elements to calculate the deformation of the netting in areas of high curvature such as the codend of a trawl. To achieve these outcomes, this thesis has combined different methodologies such as towing tank tests, theoretical analysis, image processing, and numerical simulation.[Resumen] La pesca industrial es vital para la seguridad alimentaria y la estabilidad económica mundial, especialmente en regiones costeras. Sin embargo, la pesca de arrastre y otras técnicas similares enfrentan desafíos debido a la prohibición gradual de los descartes y demás regulaciones que buscan reducir su impacto ambiental. Mejorar la selectividad es crucial para abordar este problema. Esto puede lograrse modificando la geometría y las propiedades mecánicas de las redes, así como el diseño de equipos de pesca. Esta tesis tiene como objetivo mejorar la comprensión del comportamiento hidrodinámico y estructural de las redes diamante anudadas de hilo simple, ampliamente utilizadas en la pesca industrial. Los objetivos principales son: (i) Realizar un estudio experimental detallado de los coeficientes de arrastre y sustentación de las redes, analizando el efecto de diferentes factores que afectan su hidrodinámica; (ii) Derivar una fórmula analítica para calcular la solidez de las redes, un parámetro clave utilizado para caracterizar su comportamiento hidrodinámico; (iii) Proponer un modelo numérico basado en elementos finitos tipo viga para calcular la deformación de la red en zonas de alta curvatura, como el copo de una red de arrastre. Para lograr estos resultados, esta tesis combina diferentes metodologías, como ensayos en canal hidrodinámico, análisis teórico, procesamiento de imágenes y simulación numérica.[Resumo] A pesca industrial é vital para a seguridade alimentaria e a estabilidade económica mundial, especialmente en rexións costeiras. Con todo, a pesca de arrastre e outras técnicas similares enfrontan desafíos debido á prohibición gradual de descartes e demais regulacións que buscan reducir o seu impacto ambiental. Mellorar a selectividade é crucial para abordar este problema. Isto pode lograrse modificando a xeometría e as propiedades mecánicas das redes, así como o deseño de equipos de pesca. Esta tese ten como obxectivo mellorar a comprensión do comportamento hidrodinámico e estrutural das redes diamante anoadas de fío simple, amplamente utilizadas na pesca industrial. Os obxectivos principais son: (i) Realizar un estudo experimental detallado dos coeficientes de arrastre e sustentación das redes, analizando o efecto de diferentes factores que afectan á súa hidrodinámica; (ii) Derivar unha fórmula analítica para calcular a solidez das redes, un parámetro chave utilizado para caracterizar o seu comportamento hidrodinámico; (iii) Propoñer un modelo numérico baseado en elementos finitos tipo viga para calcular a deformación da rede en zonas de alta curvatura, como o cope dunha rede de arrastre. Para lograr estes resultados, esta tese combina diferentes metodoloxías, como ensaios en canle hidrodinámico, análise teórica, procesamento de imaxes e simulación numérica.