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[期刊] 渔业科学进展
[作者]
李瑞鹏 田云臣 李青飞 丛雪琪 秦海晶
通过对工厂化循环水养殖进水流速的智能调控，可降低饵料残留，避免水质恶化。为此，本文采用数值模拟方法研究了进水流速对工厂化循环水养殖池流场特性的影响，并基于该研究设计出一套确定进水流速调控的实验方法。首先，通过对比Standard k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε三种湍流模型及多种壁面函数的仿真效果，确定RNG k-ε模型和标准壁面函数作为仿真配置。同时针对多相流模型，对欧拉多相流模型和DPM离散相模型进行对比，为提高计算准确性选用DPM离散相模型，并基于上述模型进行网格无关性验证、制定网格划分方案。其次，以大菱鲆(Scophthalmus maximus)养殖为例，模拟不同进水流速下养殖池流场、排污、水温调节的效果。最后，针对仿真结果提出进水流速调控方案。结果显示，日常采用1.0 m/s的进水流速，可有效提高适宜流速区面积并控制水处理成本；投饵前，采用0.2 m/s的进水流速可以解决循环水养殖中存在的饵料浪费问题；进食结束后，采用1.2 m/s的进水流速可快速排出残饵壁面水质恶化；水温异常时，采用15 ℃的水、以1.2 m/s的进水流速注水230 s可使20 ℃的水下降到正常水平，精准化控制水温。采用本文提出的方法可以针对不同养殖生物，养殖环境，设计进水流速智能调控策略，可用于解决循环水养殖过程中饵料浪费、水质变差、水温异常等问题。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
李彬涛 谭鹤群 张义仁 夏成醒
为精准设计工厂化圆形循环水养殖池的进水结构，基于计算流体动力学技术，采用Fluent软件建立数值模型模拟进水管在不同进水角度θ、进径比d/r、进水高度h工况下养殖池内的流场分布特性，并以平均速度V_(avg)和均匀系数U为评价指标，对进水结构进行优化分析，在物理试验证明该数值模型能较好地模拟养殖池内的流场特征的基础上，模拟了不同进水结构对流场分布的影响。结果显示：在相同条件下，进水角度θ在40°时V_(avg)取得最大值，水层之间的U差异较小；进径比d/r在0.1时V_(avg)和U取得较大值，水层之间的U差异较小；进水高度h在100～400 mm时V_(avg)取得较大值，且在h=100 mm时水层之间的U差异最小。研究表明，当进水角度θ=40°、进径比d/r=0.1、进水高度h=100 mm时，养殖池内流场特性处于较优状态。
[期刊] 水产学报
[作者]
朱放 桂福坤 胡佳俊 孔剑桥 潘训然 张泽坤 冯德军 曲晓玉
为了研究养殖池内污物汇集特性并利用粒子图像测速技术（PIV）测量流场量化养殖池的水动力特性，综合分析进水管设置角度对圆形养殖池自清洗能力的影响，实验针对圆形养殖池双管贴壁进水模式，共设计9个不同的角度工况。利用设置在养殖池正上方的相机记录不同工况下污物的汇集过程，通过分析污物的运动过程以及池内剩余的污物量，量化进水管设置角度对养殖池内污物汇集过程以及自清洗能力的影响。利用PIV技术测量了不同工况下距离池底1、2、10、19cm（底层、近底层、中层、上层）水层的流场，通过分析流态以及水阻力系数C_(t)、速度均匀系数DU_(50)等养殖池水动力参数，阐明进水管设置角度对养殖池内污物汇集过程以及自清洗能力的影响机制。综合实验结果表明，进水管设置角度明显影响养殖池的自清洗能力，自清洗能力随着进水管设置角度的增大而先增大后减小，在45°～50°工况时养殖池自清洗能力最优；进水管设置角度通过影响底层流速大小和流态影响养殖池的自清洗能力，流速大小决定污物能否起动，流态决定污物能否汇集至出水口。因此，在实际循环水养殖生产中建议将与本研究中类似的养殖池的进水管角度设置为45°～50°，以提高养殖池的自清洗能力，提升循环水养殖系统的综合性能。
[期刊] 上海海洋大学学报
[作者]
陈聪聪 张俊 刘兴国 高阳 张宁
为提高循环水养殖系统的集污自净化效能，设计了一种带导流盘的正八边形养殖池结构。建立了三维非定常流场数值计算模型，在验证计算方法有效性的基础上，研究了导流盘的几何参数和位置对流速分布、涡量强度、壁面剪切应力和水体混合均匀性等水动力特性影响。结果表明：在导流盘直径与养殖池宽度之比一定时，随着导流盘高度增加，流场中心涡柱呈先减小后增大趋势， 涡环数呈先减小再增加趋势，其形状从不规则逐渐发展成环状结构；在同一高度下，随着导流盘直径与养殖池宽度之比增大，涡柱呈先增大后减小趋势， 涡环的数量先增加后基本保持不变；导流盘安装在距池底20～40 mm，直径与养殖池宽度之比为0.05～0.08时，有助于增大养殖池底流口附近的速度梯度，减小养殖池壁面与水体的碰撞，提高涡流强度和水力混合均匀性；有利于形成颗粒物聚集和排出的水动力条件。
[期刊] 淡水渔业
[作者]
车宗龙 胡伟 任效忠 胡艺萱
为研究方形圆弧角养殖池径深比对养殖池内流场的影响，本文建立以实际工厂化循环水养殖池尺寸按比例缩小的单通道排污结构养殖池物理模型实验系统，采用声学多普勒流速仪开展了进水管布设位置、水体日循环次数、入射角度等参数工况下不同径深比(即养殖池边长与水深之比)的流场监测，系统分析了径深比(2∶1～7∶1)对养殖池内流场特性的影响规律。研究表明：径深比参数明显影响养殖池内的水动力特性，随着径深比增大养殖池水体平均流速呈下降趋势，且在径深比为2∶1～4∶1时下降较快；当径深比为3∶1～6∶1时，养殖池具有较好的水动力特性，此径深比范围低流速区比例较低、水体较均匀，有利于养殖池空间高效利用和营养物质均匀分布。
关键词：
养殖池 径深比 水动力特性 实验
[期刊] 渔业科学进展
[作者]
崔勇 蒋增杰 关长涛 万荣
利用有限单元法建立了水流作用下筏式养殖设施动力响应的数学计算模型,通过数值求解对浮标和吊笼结构的最大位移以及锚绳受力进行分析。计算机模拟结果表明,筏绳在水流作用下产生明显的变形,其形态变化与实际基本相符。当流向一定时,浮标和吊笼的最大位移值以及左右两侧的锚绳受力均随流速的增加而增大。其中,浮标最大位移值7.6m,吊笼最大位移值9.6m。当流速一定时,浮标和吊笼的最大位移值与右侧锚绳受力随着来流角度的增加而增大。左侧锚绳力受来流方向变化影响不明显,其最大值为3 780N。
关键词：
筏式养殖 有限元 水流 数值模拟
[期刊] 海洋水产研究
[作者]
王飞 丁天明
根据动力学原理,研究在水流作用下圆柱形网箱锚绳的受力特性,导出锚绳形状和张力的一阶微分方程组,并利用四阶Runge-Kutta计算法,结合Matlab工具,对圆柱形网箱的系泊锚绳,在水流速度、水流冲角、水深和锚绳长度等参数下的空间位置及张力变化进行数值求解和仿真模拟。模拟结果显示,在给定的初始条件下,锚绳长度对锚绳的空间位置影响最显著,水流冲角对锚绳张力的影响最大,水深对形状和张力的影响最不明显;锚绳张力随长度的增加而减小,随水流冲角、流速的增加而增加。
关键词：
圆柱形网箱 锚绳 张力和形状 数值模拟
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
吴振斌 张世羊 高云霓 刘爱芬 梁威
调查了在夏秋交替季节利用复合垂直流人工湿地-池塘组合系统养殖斑点叉尾鮰苗种池塘中的浮游生物,研究结果表明:1)系统内各塘间浮游植物和轮虫各自的密度和生物量差异显著,且随养殖密度的增加而递增,而各塘间甲壳动物的密度和生物量无显著差异;2)系统内浮游植物和轮虫各自的密度和生物量在调查期内无显著波动,而甲壳动物的密度和生物量存在显著的波动性;3)循环水导致各塘中浮游生物出现交叉现象,且各塘中浮游生物的优势种处于不断的更替状态;4)养殖密度的增加促进了浮游植物的生长繁殖并推动了浮游动物的小型化。
[期刊] 上海海洋大学学报
[作者]
张俊 高阳 陈聪聪 张宁 刘兴国 曹守启 胡庆松 张铮
工厂化循环水养殖模式有利于实现标准化养殖和智能化管理，符合资源节约、环境友善型绿色发展理念，是未来水产养殖的主要发展方向。循环水养殖池是养殖系统的关键基础设施，掌握其水动力特性既是提高空间利用率、注水能量利用率和集排污效能的关键，也是保持溶解氧均匀混合、促进水生物健康生长的前提。本文全面梳理了国内外关于循环水养殖系统水动力特性的研究成果，总结了该领域的研究热点和发展趋势，分析了养殖池的池型结构、水循环驱动方式以及集排污装置对水动力特性的影响。研究成果可为构建“节能、减排、生态、高效”的工厂化循环水养殖系统提供创新思路和理论指导。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
魏文礼 李盼盼 洪云飞 刘玉玲
【目的】研究进水口处垂直挡板长度对沉淀池内速度场和污泥质量浓度场分布的影响，为实际工程中沉淀池的优化设计提供参考。【方法】采用简化的多相流混合（Ｍｉｘｔｕｒｅ）模型，对辐流式沉淀池内液固两相流水力特性进行二维数值模拟，选取ｒＮＧｋ－ε紊流模型封闭时均流方程，采用有限体积法对微分方程进行离散，使用压力隐式算子分裂ＰｉＳＯ（ＰｒｅＳＳｕｒｅ－ｉＭＰｌｉｃｉｔ ｗｉｔｈ ＳＰｌｉｔｔｉＮＧ Ｏｆ ＯＰｅｒａｔＯｒＳ）算法进行速度与压力耦合求解。然后设初始时刻沉淀池内为清水，进水为含一定质量浓度污泥的污水，在此条件下模拟并分析不同挡板长度时２个模型沉淀池内速度场和污泥质量浓度场的变化规律。【结果】沉淀．．．
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
梁士鹏 郭维东 陆谦益 王颖 王瑶 杨梓
为解决水噪声试验中因改变边界条件耗时费力的问题,采用了基于VOF和k-ε黏度模型的CFD分析方法,通过改变上游来流量、消力池长度及尾坎高度,对宽顶堰消力池内的各水力要素及水噪声场进行了数值模拟,并且与物理模型试验所得结果进行比较。结果表明:模拟水面线变化趋势与实测水面线误差在30%之内;模拟流速与实测流速误差在30%之内;模拟水噪声在4500~8000Hz之间与实测结果声压级误差在6.5db之间,数值模拟结果与物理模型试验结果较为吻合,说明采用该数学模型模拟低水头情况下宽顶堰消力池内水流的流态与水噪声是可行的。得到了各水力要素及水噪声随流量、消力池长度及尾坎高度变化的规律。相同尾坎高度和消力池长度情况下,上游来流量为12.5,10.3,6.9L·s~(-1)都有水跃产生,同时距上游越近,水面位置处的流速越大;相同上游来流量和消力池长度情况下,尾坎高度对水跃影响明显,同时越靠近宽顶堰位置,水面处的流速越大;相同上游来流量和尾坎高度情况下,消力池长度对水跃影响也比较明显。同时发现水流噪声最大声压值都出现在消力池尾坎附近。
关键词：
消力池 水流噪声 声压 频谱 数值模拟
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
刘跃 谭立新
【目的】在同时考虑进水与池内水的污泥质量浓度差异和温度差异的条件下,对平流式二沉池内的异重流现象进行数值模拟,重点研究异重流对池内流场及污泥沉降规律的影响,为优化沉淀池结构设计及提高沉淀池工作效率提供理论支持。【方法】选取Mixture模型和RNGκ-ε2方程紊流模型,设初始时刻二沉池内水为清水,进水为含一定质量浓度污泥的污水,并通过设置池内水与进水的不同温差模拟夏季与冬季环境,利用模拟数据分析不同时刻各工况下异重流的演变规律。【结果】池内水与进水的单纯污泥质量浓度差异会产生下异重流,小温差低温水与夏季大温差低温水进入均会导致下异重流产生,温差增大,下异重流作用更为明显;高温水进入会同时产生上...
关键词：
二沉池 异重流 数值模拟
[期刊] 中国水产科学
[作者]
黄小华 郭根喜 胡昱 陶启友
研究网衣在水流作用下的运动变形是深入了解网箱耐流特性的关键。本研究基于集中质量点法,建立了圆形网衣在水流作用下的数值计算模型,并利用前人的试验结果对数值模型进行了验证。验证结果表明,无论是网衣的变形还是受力情况,模拟结果都与试验结果吻合良好。在此基础上,针对实际应用中的圆形网衣,在不同配重(GW1=400kg、GW2=800kg)和流速(U=0.3～0.9m/s)条件下,对网衣变形、网衣底端前后点位移、网衣底端倾角进行了数值模拟,探讨了流速、配重大小对网衣运动变形特性的影响。结果表明,水流速度的增大会加剧网衣的变形,在配重GW1、流速U=0.75m/s时,网衣容积损失率达到50%以上。网衣底端...
[期刊] 淡水渔业
[作者]
李建国 赵冬艳 孙成渤
2005—2010年,对天津市天祥水产有限公司封闭循环水养殖系统水质进行了检测。结果显示:养殖池塘是否覆膜、覆膜面积大小,均会使整个养殖系统中的总硬度(TH)、总碱度(AT)、NH3-N和PO4-P在时空上产生差异。时间上,它们年份间差异极显著(P<0.01);空间上,各采样点的AT和NH3-N差异显著(P<0.05)。覆膜使系统的TH和AT稳定性减弱,CV上升了166.5%～241.7%,这种情况在养殖中期尤为突出,但对NH3-N和PO4-P稳定性的影响并不明显。养殖系统中较大面积的覆膜(43.65%)对养殖池塘TH、AT和NH3-N稳定性的影响比非覆膜池塘的大,CV分别高出了75.9%、1...
[期刊] 水产学报
[作者]
吴彦飞 张清靖 桂福坤 张泽坤 陈庆龙 冯德军
为了探究潜水推流器作用下八边形养殖池内的污物聚集特点，本研究利用物理模型试验的方法，研究潜水推流器不同的布设角度θ、布设距离比d/a（中垂线模式：d1为推流器叶轮轴线中点与最近的池壁之间的距离，a1为八边形养殖池长边边长；对角线模式：d2为推流器叶轮轴线中点与最近的短边边长之间的距离，a2为八边形养殖池排污口与最近的短边边长之间的距离）、推流器数量n和布设模式对八边形养殖池内污物聚集的影响。试验利用高清相机记录养殖池内的污物分布情况，并使用MATLAB分析计算污物与池中心的距离。实验中通过比较不同工况下，污物与池中心距离的最大值的大小，衡量养殖池集污性能的优劣。结果显示，潜水推流器的布设角度θ、布设距离比d/a、推流器数量n以及布设模式都影响池内污物聚集的效果；在本研究设置的布设距离比工况下，潜水推流器布设角度θ为45°时集污效果最优，而当布设角度θ大于70°时，随着布设角度增加，八边形养殖池周边出现集污死角，残饵及粪便距离排污口中心变远且饲料离散程度变大；在30°，40°，45°，50°工况下，污物聚集效果随布设距离比d/a的增大逐渐增强，当布设距离比为1/2时集污效果最好；养殖池集污性能随潜水推流器数量的增加而整体呈现增强的趋势，尤其是潜水推流器数量从1增加至2时，集污性能明显提升，但是持续增加后，集污性能不再有明显的提升；其余设置条件相同的情况下，对角线布设模式下的养殖池集污性能明显优于中垂线布设模式。研究结果可为八边形养殖池内潜水推流器的布设方式提供依据与指导。
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