养殖水池水流运动特性研究

发布时间：2024-04-01 19:30

　　随着水资源短缺、环境污染问题日益突出,工业化循环水养殖系统(Recirculating aquaculture systems)作为一种集约化养殖模式也得到较大范围推广。有学者预计到2030年,RAS水产养殖模式将成为水产品的主要来源,因为它满足了许多环境、经济和社会的可持续发展目标。养殖池作为RAS系统的核心,为水生生物提供着生长所需要的水源,营养物质等必备要素,如何才能设计出一个最适合养殖对象生长的养殖池出来,成为当下急需解决的一个问题。而指导设计养殖池结构参数以及运行参数的的一个关键因素就是要准确知道养殖池内水的流态。因此对养殖池在循环水作用下的整个流动状态的模拟、流场的分析,水动力特性的研究就显得很有必要。本文对养殖水池湍流模拟问题进行了深入学习与总结,利用CFD理论方法,鉴别并选择较符合实际情况的湍流模型,实现了对养殖池内部流场的模拟,相对全面地描述了该目标养殖池在循环水的动力作用下内部水流的水速、固体颗粒物的运行轨迹以及滞留时间等物理量,实现了一种基于养殖水池流场变化情况的结构参数设计标准评估。主要研究内容具体如下:首先,了解国内外关于养殖水池湍流模拟的基本理论及研究方法,...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文研究背景及意义
    1.2 RAS循环水养殖模式简介
    1.3 对养殖水池固体废弃物去除的研究现状
        1.3.1 试验研究方法
        1.3.2 理论研究方法
        1.3.3 数值模拟方法
        1.3.4 实用性开发研究
    1.4 本文的研究工作
2 养殖水池数值模拟理论方法
    2.1 CFD理论基础
        2.1.1 有限体积法基本思想
        2.1.2 SIMPLE算法
        2.1.3 离散格式
    2.2 流场基本方程
        2.2.1 物质输运问题的守恒方程
        2.2.2 流场组分传输的控制方程
    2.3 湍流模型理论
        2.3.1 湍流数值模拟基础
        2.3.2 湍流模型的选取
        2.3.3 标准k-ε模型
        2.3.4 RNGk-ε模型
    2.4 多相流理论
        2.4.1 多相流问题介绍
        2.4.2 多相流问题的求解方法及模型
        2.4.3 多相流问题模型的选取
        2.4.4 离散相模型的求解
    2.5 本章小结
3 范伟恩型双通道养殖池数值模型检验
    3.1 数值模拟工具简介
    3.2 计算模型的建立
        3.2.1 创建几何模型
        3.2.2 网格生成
        3.2.3 进水口的设计说明
        3.2.4 求解计算过程中各参数设置情况
    3.3 计算模型可靠性验证
        3.3.1 养殖池试验
        3.3.2 计算结果并汇总
        3.3.3 数据可视化分析
    3.4 本章小结
4 范伟恩型养殖池数值模拟结果与讨论
    4.1 单相流状态下模拟结果
        4.1.1 不同水深截面处的速度场分布
        4.1.2 纵切面的速度场分布
        4.1.3 回转速度沿径向距离的分布
    4.2 养殖池设计参数对池体水力混合特性的影响
    4.3 射流速度大小对养殖池流场分布的影响
        4.3.1 典型深度截面处的流场分布
        4.3.2 典型线上的回转速度分布
    4.4 范伟恩型养殖池固液二相流模拟结果
        4.4.1 不同粒径下的固相颗粒物轨迹分析
        4.4.2 进水口速度对固体颗粒运动时间的影响
    4.5 本章小结
5 总结与展望
    5.1 研究内容及结论
    5.2 研究展望
参考文献
附录 A 不同进水速度下的流场分布图汇总
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3945195