Hiên nay trên thế giới có các phương pháp đánh giá đặc tính kỹ thuật của lưới vây như mô phỏng ngư cụ bằng phương pháp tương tự hình học và động lực học trong phòng thí nghiệm,hay sử dụng phương pháp thực nghiệm bằng việc gắn con chíp điên tử trên lưới vây thực tếđể theo dõi hoạt động của nó trong nước. Những phương pháp này rất tốn kém mà ở Việt Nam chưa thực hiện được. Năm 2002, các giáo sư của trường đại học quốc gia Pukyong, Hàn Quốc đã nghiên cứu phát triển thành công phương pháp số phục vụ đánh giá đặc tính kỹ thuật của ngư cụ nói chung và lưới vây nói riêng.
Phương pháp này dựa trên phương trình động lực học của Newton
mq ̈=∑▒f (1)
Trong đó: m là khối lượng q ̈ là gia tốc,tổng lực f bao gồm nội lực f_(nội lực) và ngoại lựcf_(ngoại lực)
Lưới vây được xem là cấu trúc mềm liên kết bởi các yếu tố tới hạn các mắt lưới. Mắt lưới được biểu diễn dưới dạng cạnh mắt lưới là phần tử lò xo và điểm khối lượng tập trung ở giữa và ở các ghút lưới (hình 1).
Trong đó, k là độ cứng của vật liệu chí lưới, dây; n là vector đơn vị; r là vector vị trí;l_0 là chiều dài ban đầu của lo xo (Cạnh mắt lưới hay đọan dây);C_D là hệ số lực cản phụ thuộc vào gốc tống α;ρ_n là mật độ nước biển;S là diện tích hình chiếu lên phương chuyển động; V là vector vận tốc tổng hợp bao gồm vận tốc kéo và vận tốc dòng chảy;C_L là hệ số lực nâng;n_L là sản phẩm của vector vận tốc V và vector vị trí r; ρ_i là mật độ vật liệu lưới hoặc dây; V_N là thể tích yếu tố, f_B là lực chìm và lực nổi của vật và g là gia tốc trọng trường.
Phương pháp tính toán dùng mô phỏng trên máy tính từ phương trình chuyển động Newton biểu diễn dưới dạng phương trình vi phân bậc 2 phi tuyến tính.
mq ̈(t)+cq ̇〖(t)〗^2+kq(t)=F(t) (9)
Trong đó, q(t) là vị trí của điểm khối lượng, q ̇(t) là vận tốc, q ̈(t) là gia tốc; m là tổng khối lượng; c là hệ số nhớt động học; k là hệ số độ cứng của vật liệu lưới và F(t) là tổng ngoại lực trừ lực kéo.
Phương trình này được giải quyết bằng phương pháp Newmark (Newmark, 1959) hay bằng phương pháp Euler (Steven và Raymond, 1998). Các công thức 10, 11, 12 và 13 dưới đây được tính toán theo phương pháp Euler (Steven and Raymond, 1998):
Vàng lưới vây thường có số lượng mắt lưới lên tới hàng triệu, nên việc mô phỏng trong máy tính cho phép sử dụng mắt lưới xấp xỉ (Hình 3) để có thể mô phỏng trên máy tính cấu hình bình thường. Tuy nhiên, việc giảm số lượng mắt lưới trong mô phỏng sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác kết quả. Do đó, cần điều chỉnh phù hợp với từng vàng lưới vây cụ thể.
Phần mềm mô phỏng được thiết kế thành hai công cụ:Một công cụ dùng để thiết kế, nhập các thông số cơ bản của lưới vây (Hình 4) và môt công cụ dùng để mô phỏng quá trình hoạt động của ngư cụ dưới nước (Hình 5).
Việc ứng dụng phương pháp số trong đánh giá đặc tính kỹ thuật của lưới vây đã được các nhà khoa học trên thế giới đánh giá rất cao tính khoa học của nó và nó đang dần thay thế các phương pháp trước đây. Phần mềm mô phỏng lưới vây bằng phương pháp số đã được so sánh với hoạt động thực tế trên biển của lưới và các kết quả chỉ ra rằng đặc tính kỹ thuật của lưới mô phỏng tương tự với lưới thực tế. Với phương pháp này các kết quả được hiển thị trên màn hình máy tính bằngtrực giác và điều này rất quan trọng đối với ngư dân. Đặc biệt, với những vàng lưới vây cá ngừ thì việc đánh giá đặc tính kỹ thuật là rất quan trọng, nó quyết định đến hiệu quả sản xuất. Phương pháp số cho phép xác định toàn bộ các thông số hoạt động của lưới dưới nước như tốc độ rơi chìm, độ sâu của giềng chì, hình dạng tường lưới, thể tích bao vây, lực căng trên dây giềng rút,… Đây là phương pháp tiết kiệm thời gian và kinh phí mà các nhà khoa học cũng như nhà sản xuất có thể áp dụng trong việc đánh giá đặc tính kỹ thuật của ngư cụ để kịp thời có những điều chỉnh thiết kế hay cải tiến vàng lưới trước khi đưa vào sản xuất.
Đinh Xuân Hùng
