空化射流式深水网箱网衣清洗装备的性能研究

为揭示网箱网衣附着污损生物的去除机理及影响因素,文章运用数值模拟方法结合样机试验,分析了淹没环境不同工况下清洗装备喷嘴的空化特性,获取了不同入口压力、喷嘴孔径(d)的清洗装备网衣挂板清洗清洁率,探究了空化射流作用下深水网箱网衣污损生物的去除机理。数值模拟结果表明,额定流量下,喷嘴孔径为0.6～1.0 mm,喷嘴最大气相体积分数呈增大趋势,d=1.0 mm喷嘴有最大气相体积分数(37.5%);距离喷嘴40 mm的射流流速减小了85.57%～96.98%,淹没环境对喷嘴流速有显著阻碍作用。进一步水槽清洗试验结果表明,输入压力为18.8 MPa、d=0.8 mm时该清洗装备有最大养殖网衣清洁率(79.76%);贝类污损生物在清洗装备空化射流冲击作用下主要以壳体破碎的形式脱落,清洗以后具有较强吸附力的贝类软质足丝盘为主要残留物,网面泥土完全清除并呈现出养殖网衣原色。     

转盘式网箱清洗装置设计与模拟试验

在网箱养殖过程中,网衣附着物的产生影响了网箱内部水流交换和鱼类的正常生长。设计了一套转盘式网箱清洗装置,用于解决网衣附着问题。根据选取的水泵(额定流量Q_额=30 L/min、额定压力p_额=20 MPa),应用连续性方程和伯努利方程,通过水力学计算并使用流量测速法进行实物样机试验,确定了清洗盘的最优喷嘴直径d=0.6 mm,其射流速度v=196.41 m/s、射流压力p=19.3 MPa。运用基于有限体积法的计算流体力学软件FLUENT对高压水射流场进行数值模拟分析,确定清洗盘与网衣的最大工作距离为10.3 mm;验证了使用Realizable k-ε湍流模型可以精确地计算此射流工况下的水动力学参数。结果表明,设计的网箱清洗装置可以满足网衣清洗需求,为网箱清洗装置的设计和优化提供参考。     

高压水射流水下洗网机旋转射流打击力计算

依据水力学公式计算出歧管式高压水射流水下洗网机旋转的射流角速度和射流打击力。分析结果表明:旋转的射流打击力随偏转角增大而递减,但随射流压力、旋转半径和喷嘴孔径增大而增大;合理选择喷嘴孔径对旋转的射流打击力的增强作用明显,而增大旋转半径对射流打击力的增强作用较弱;旋转的射流打击力比非旋转的射流打击力更有利于提高清洗网衣的效率。海上清洗试验表明,在合理的压力和流量条件下,旋转的射流打击力清洗网衣的效果良好。     

贻贝高压水射流清洗关键参数建模及试验

为解决贻贝传统清洗方式劳动强度高、清洗效果差的问题，搭建了贻贝高压水射流清洗平台。以射流压力、靶距、入射角为变量，射流打击力和射流冲击压力为评价指标，对贻贝外壳进行高压水射流清洗试验；通过Design-Expert软件设计多因素组合试验，建立射流打击力和射流冲击压力的数学模型，使用Box-Behnken响应面寻优得出贻贝高压水射流清洗参数的最优组合；采用最优清洗参数进行射流清洗试验，以验证参数的有效性。结果显示：使用喷射角为65°,内径为2 mm的扇形喷嘴，在射流压力为9.66 MPa,靶距为99.88 mm,入射角为75.38°进行高压水射流清洗时，射流冲击压力为0.011 MPa射流冲击压力远小于贝壳整体曲面的承压能力，清洗后的贻贝表壳完整无裂纹，表壳附着的各类顽固污物基本去除，清洗效果相较于传统清洗方式得到显著提升。高压水射流技术应用于贻贝的清洗，能有效提高贝源的洁净程度和工业化精细处理水平，同时对其他双壳纲贝类的清洗也具有一定的借鉴意义。     

高压射流式水下洗网机喷嘴的设计

为解决深水网箱养殖过程中因网衣附着生物而影响水体交换,并给换网及网衣清洗带来极大困难等问题,开发水下洗网机并提高水下洗网机的清洗效率,是深水网箱养殖的重要配套装备与技术。通过对高压射流水下洗网机工作原理的分析,基于能量方程,推导出洗网机关键部件喷嘴的结构几何参数计算表达式。合理选择高压水发生系统的压力和流量,计算出喷嘴的孔径与长径比。在此基础上计算高压射流水下洗网机的水力参数,为进一步优化洗网机结构提供理论依据。     

歧管式高压射流水下洗网机的设计

文章针对深水网箱养殖过程中岸电供应不便而给网衣的水下清洗带来极大困难的问题,研制了歧管式高压射流水下洗网机,克服了高压仓式洗网机水头损失大的缺点。通过水力学计算得到歧管式高压射流水下洗网机射流压力P=5．57MPa、喷嘴孔径d=2．6mm、射流速度v=104．1m·s。和射流功率P=12．3kW、射流反冲力F=234．96N。水下洗网机的海上清洗试验表明,在工作泵满足工作压力和设计流量条件下,歧管式高压水射流水下洗网机的综合性能达到了设计要求。     

喷嘴结构对网衣清洗装备水下空化特性的影响

为揭示淹没环境下喷嘴高压射流空蚀的作用机理及沿程参数作用,基于空泡演变过程,利用有限体积法采用混合多相流模型对网衣清洗装备喷嘴空化程度、速度分布及射流空蚀强度进行分析,与实验结果进行对比。结果表明：喷嘴空化初生、生长及溃灭主要发生在流场外围区域,试验样靶空蚀区以圆环形式呈现,在圆环冲蚀区内分布密集的冲蚀凹坑,中心区域有明显的冲蚀斑痕;空蚀强度受喷嘴结构参数影响较大,与入口直径D=4 mm~6 mm喷嘴比较,D=3 mm喷嘴最大气相体积分数提升了6.4%~19.5%;喷嘴出口扩口角结构大幅度提升了喷嘴空化强度,在样本值内30°出口角喷嘴空蚀效果最佳;相同喷嘴缩口直径下,长径比n=3~6范围内,长径比的增大提升了喷嘴的空化强度;喷嘴直径D、出口角度α、长径比n对空蚀作用的影响程度顺序为α＞D＞n。     

网目尺寸对金枪鱼围网沉降性能及网具形态的影响

根据以往的研究结果和海上网具性能实测,并在听取生产第一线船长意见的基础上,把上海开创远洋渔业有限公司现行金枪鱼围网主网衣下部约三分之一网衣的网目尺寸放大50%,即从260 mm增大到390 mm,以探讨改进围网渔具的沉降性能。实验应用田内准则换算并制作成模型网,在日本下关西日本日网公司专业围网动水槽进行模型试验,比较了侧流、背流、顺流(流速8 cm/s,相当实物网0.20 m/s)3种相对流向的放网模式下放网以及无流(0 cm/s)海况下放网,网目尺寸改变前后围网的沉降性能、网具形态和闭合效果。结果显示,主网衣下部网目尺寸从30 mm (对照网,相当于实物网网目尺寸260 mm)放大到45 mm (试验网,相当于实物网网目尺寸390 mm),网具的沉降深度和沉降速度分别提高1.6%和1.1%;试验网的收绞时间比对照网缩短14.3%,且能保持较好的形态;有流时的3种放网模式下,试验网和对照网浮子纲在放网结束时刻的初始包围面积基本相同;在收绞结束时,试验网浮子纲包围面积为对照网的1.33倍,绞纲结束前6 s,试验网沉子纲包围面积为对照网的1.79倍,说明增大网目尺寸有利于网具包围面积的增大,改善了被围鱼群的活动空间。     

日本采用机器人清洗网衣

日本新泻工程公司新开发了一种能清洗网衣的机器人,他们称它为“Aqua Boy”这种机器人可以清洗粘在渔网上的海洋附着物而毋需潜水员。这种机器人也可用在海洋中的建筑物或是船底上的附着生物。     

养殖网箱清洗设备的实验研究

在网箱养殖业中,网箱网衣的清洗是亟待需解决的一个问题.本文主要对自行研制涡旋式网箱清洗设备的使用效率进行研究.通过对4种不同规格的毛刷进行实验分析,评估涡旋式网箱清洗设备的实际清洗效率、清洗时间.通过对耐清洗生物种和对污染性生物再生长的研究,为以后的工作指明方向.最终确定自行研制的涡肇式网箱清洗设备的最佳毛刷长度为15～20 cm,设备的清洗效率为30%以上,最佳清洗时间为下海后2周,实验区耐清洗的生物主要为紫贻贝和牡蛎.同时要根据海区及附着物的不同,选择不同的毛刷材料.在实际养殖过程中,采取机械清洗和其他清洗措施相结合的方法,来解决养殖网箱网衣的清洗问题.     

轻型移动式水下洗网装置设计

针对深水网箱特殊的工作环境,依据高速水流驱动叶轮旋转的工作原理,研制出一种用于养殖网箱的便携式水下网衣清洗装置.根据驱动叶轮的结构形式以及设计参数,基于动量定理及力矩平衡方程,对洗网装置的动力参数进行了理论计算,得到的喷嘴出口流速值为50.04 m/s,水流对叶轮的冲击力为28.56 N.在此基础上,结合能量方程,确定出所需工作泵的相关性能参数分别为流量37.71 L/min、压力2.9 MPa、功率2.95 kW.试验测试结果表明,在工作泵选型满足工作压力条件下,该装置的综合性能达到了设计要求.     

机帆船舷侧滚筒式液压起网机的研究设计

舷侧滚筒式液压起网机是一种外面敷包橡胶的园柱形滚筒，设置于舷墙上，起网时靠转动的滚筒与网衣之间的摩擦力将网衣带上甲板。该种机型自六十年代初期，日本、加拿大等国开始研制，并在机轮围网渔船上作为动力滑车的配套设备完成绞收取鱼部网衣的工序。     

浮绳式围网水动力特性研究

离岸围网设施通常布置在开阔水域,受波流作用影响显著。为确保围网结构的安全,需对其水动力特性开展研究。为此,以一种浮绳式围网为研究对象,通过拖曳水池试验对围网整体阻力性能进行分析。根据有限单元法建立波浪作用下围网结构受力的数学模型,通过计算机数值模拟对围网浮子的最大位移与网衣张力进行研究。结果显示:随着流速的增大,围网整体阻力逐渐增加,阻力与流速呈幂函数关系,阻力最大值为196 k N。当浮绳式围网在波浪作用下,上纲中迎浪面中点处浮子的位移最大,位移值为80 mm,网片与锚绳连接点及下纲四角连接处的网线张力较大。建议适当增加迎流面网衣所配备的浮力,以使围网在较高流速时保持形状。此外,在实物网衣的制作中,锚绳与下纲四角连接处的网衣应做加固处理。     

浅海围网养殖鱼类捕捞网箱的设计与试验

为解决浅海围网设施养殖鱼类的捕捞和分级,以浮绳式围网养殖为研究对象,根据养殖围网设施的结构和大小、敷设技术和主要性能,结合围网养鱼方式和养殖生产的特点,设计并制作了一种分级捕捞网箱。网箱由框架钢筋、网衣、绳索、分级栅等构件制作而成,网箱网身呈圆柱形,顶部呈倒圆台形,整体高1 515 mm,体积约为1 m3,分为入鱼口、分级栅、取鱼口等3部分。在实验室用鲫鱼对分级栅进行了试验,结果表明,分级栅间距为15 mm和20 mm时,小规格鱼残留率平均为7.78%和4.75%,大规格鱼逃逸率平均为2.38%和3.00%。海上试验结果显示,大规格鱼捕获率90%以上。研究表明,通过日常投饵养鱼驯化将养殖鱼引诱至网箱内,通过提升网箱、驱使箱内小规格鱼群从分级栅游离,剩下的大规格鱼提出水面后迅速放入活鱼舱,从而达到捕大留小的目的。     

网片的表面积和计算方法

<正> 捕捞作业过程中,流体对网具的阻力主要归结于对网片的阻力.历来在计算网片水中阻力时,都是以网片在运动方向的投影面积作为网衣阻力的计算依据,即网衣网线的粗度或直径是与阻力相关的主要参数,对于网片相对于流体作垂直运动时,这样的计算是正确的.但大部分的渔捞作业工况,如拖网拖曳时上下身网与水流的相对运动;围网放网时网衣迅速垂直下降与水流的相对运动以及流刺网的拖曳等等,其网衣与流体的相对运动夹角极小,几     

海洋养殖网衣水动力特性研究进展

海洋养殖中,网衣承受由水流和波浪带来的荷载,可能会使网衣发生破坏。因此,网衣水动力特性是海洋养殖装备系统中备受关注的问题。梳理了国内外关于海洋养殖网衣水动力特性方面的研究成果,介绍了国内外关于网衣水动力性能的主要理论、数学模型、物理实验研究以及相关的实际应用案例和发展趋势,并对该领域尚需进一步研究的方向提出了相应的建议。研究认为,大型围网养殖和深远海超大型养殖网箱是未来发展趋势,一方面要开展高性价比多种材料网衣组合形式研究,另一方面建议开展不规则波浪以及台风等极端环境对海洋养殖网衣破坏机理的研究。该文可以为海洋养殖网衣的深入研究和产业持续健康发展等提供参考。     

桩网连接方式对桩柱式围网网衣受力的影响

海洋围网养殖是一种新型且具有应用前景的生态养殖模式,主体由桩柱、网衣、纲绳等结构组成。网衣系统安全是决定围网养殖工程安全的关键所在。本研究主要采用集中质量点法建立围网网衣数值模型,利用StokesⅢ阶波波浪理论,研究波浪载荷作用下,桩网连接方式(桩网直接连接和桩网间接连接)对网衣最大偏移量、网线和纲绳最大受力、系缚点受力的影响。研究结果显示,网衣的形变呈不对称分布,在波高小于4 m时,2种连接方式的围网网衣最大偏移量几乎保持一致,当波高大于4 m时,2种连接方式的网衣波峰处位移最大,且波谷处偏移逐渐减小,总体上看桩网间接连接的桩柱式围网偏移量更大;2种连接方式的纲绳和网线受力随波高增加而增大;相同波高条件下,纲绳和网线的最大受力部位均在竖纲连接槽钢处,桩网间接连接方式的围网纲绳和网线受力要小于桩网直接连接的方式;系缚点的最大受力在水平面下0~1 m内,间接连接方式的系缚点最大受力小于直接连接方式。水平网线的受力随着波高的增加而增加,间接连接方式的网线受力要小于直接连接的方式。研究结果可为桩柱式围网网衣系统连接方式的选择与安全评估提供参考。     

电动拖网绞机

日本近年来在新建造的渔业练习船上采用了电力传动的拖网绞机。该绞机除能收绞曳纲外，还能收卷网衣。收绞曳纲时的额定拉力为6吨，线速度为60米／分，收卷网衣时的额定拉力为4吨，线速度为47米／分，容量为5米。(包括手纲)。这种大功率电动拖网绞机的应用，使渔船捕捞机械又向前发展了一步。     

规则波作用下养殖网箱水动力特性分析

大型深远海养殖网箱是一种新型的养殖装备，网箱在波浪场作用下的水动力特性是考量其安全性的重要因素。网箱系统结构复杂，其水动力问题采用完全理论解析或数值模拟研究存在困难。本研究通过1∶100的网箱模型，试验研究了网箱的水动力特性。分析了不同波浪参数和吃水对网箱水动力的影响；引入当量直径分析了无量纲力与KC数之间的变化关系；使用网衣孔隙率对有网衣网箱受力结果进行修正，得到了考虑网衣的网箱框架波浪力无量纲经验公式。同时以莫里森(Morison)方程为基础对网箱框架和网衣进行数值计算并与试验结果进行对比。研究表明，网衣对网箱波浪力的影响可以使用网衣孔隙率来模化；该计算方法可以有效地计算网衣和网箱框架的波浪力。     

大潮差下浅海养殖围网防纠缠技术试验研究

大潮差海况条件会对养殖围网设施敷设产生较大影响,会发生网衣堆积严重、易纠缠、贴底网衣离底、网衣撕裂等生产安全事故,因此,网衣防纠缠技术研究非常重要。研究制作了小尺寸围网模型,采用装配横纲、沉力纲、浮力纲的方法设计3种不同的围网网衣沉降和升浮技术方案,进行模拟涨潮、落潮的网衣堆积试验研究。选取网衣堆积较明显的水位(水位分别降低30~60 cm)进行分析。结果显示:水位降低30 cm时,方案C,即采用浮沉力纵向向下递增分布的方法,网衣堆积高度最大,堆积系数最小;当水位降低分别为40 cm、50 cm、60 cm时,也得出同样的结果。研究表明:网衣堆积高度越大,堆积系数越小,网衣能够在更多层面堆积,发生纠缠的可能性越小。实际应用效果证明方案C适合在大潮差海域应用。