农学论文哪里有?本文针对目前扇贝幼体培育设施装备缺乏的问题,开展扇贝幼体上升流培育系统研究,分析了虾夷扇贝幼体的生物学特性,完成了上升流循环水扇贝幼体培育系统设计、仿真优化和性能试验研究。
1 绪论
1.2 国内外研究现状
目前我国工厂化扇贝育苗仍然采用培育池培育,国内外关于扇贝幼体培育设施装备的研究鲜有报道,但针对其他水产苗种培育设施展开了诸多研究,其中有关双壳贝类幼体培育设施装备的研究对于扇贝幼体培育设施装备的开发具有很高的参考价值,随着计算机技术的发展,计算流体力学与离散元法也为研究学者提供了更为高效的研究方法。
在日本,通过自然海区半人工采苗可以满足苗种需求,因此鲜有工厂化人工育苗研究报道[5-8]。日本扇贝幼苗的第一次自然采集在1935年,由木下虎一郎在佐罗马湖进行[9]。1950年,西岡[10]等采用绳索作为附着基进行采苗,发现绳索能够承受波浪,设置绳索间相距5~6m,两端放置水下约10cm处,此模式成为陆奥湾扇贝幼苗收集器的原型。随后佐藤小寺[11]使用旧棉网作为附着基并在网结中插入雪松叶,显著提高了幼苗附着力。1966年,工藤丰作[12]首次使用覆有洋葱袋的附着基,在采苗过程大大保护了扇贝幼苗,此后日本制网株式会社使用改进的化学纤维网增加了附着面积,此类型附着基一直沿用至今。在日本有关自然海区采苗预报的研究早在1941年已经开始[13],自1982年自然海区扇贝幼苗采集陆续出现采集不成功情况后,有关采苗预报研究的重要性提高,科研人员经过大量研究,发布了更为准确的自然海区苗种预报信息,为日本扇贝产业做出巨大贡献[14-17]。
3 基于Fluent的培养锥流场分析
3.1 仿真模型建立
本章重点研究扇贝幼体培育系统中培养锥结构及流速对锥内流场形态的影响,培养锥结构如图3-1所示,培养锥模型结构主要由底部进水口、中部培育区、顶部出水口组成
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培养锥内水体模型通过Solidworks软件建立,流体网格采用软件Ansys组件系统中的Mesh模块划分,由于扇贝幼体培养锥结构对称,研究中采用二维模拟,且只需创建对称轴一侧网格。在Solidworks里建立培养锥二维平面并将其导入Mesh,创建好入口、出口、壁面和轴的命名选择。在Mesh里预设置模型的边界条件,底部的进水口设为速度入口边界(Velocity Inlet),顶部的出水口设为压力出口边界(Pressure Outlet),培养锥的外壁设置为无滑移边界条件(Wall),划分网格后的培养锥模型如图3-2所示。
5扇贝幼体培育系统试验研究
5.1 材料与方法
5.1.1 试验材料
扇贝幼体:采用物理参数与扇贝幼体相近的模拟颗粒进行试验,颗粒材料为PS,具体参数见表5-1。
培育水体:取自大连黑石礁海域新鲜海水,pH 为7.9、盐度为25‰,过滤净化后调温至12℃~15℃。
本文重点研究扇贝幼体在培养锥内分布效果,试验系统中未配备净化水和投饵装置等
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5.2 结果及分析
旋转正交试验结果如表5-3所示,导流板角度的变化趋势提升了培养锥内上升流的均匀度,各因素水平条件下扇贝幼体分布变异系数普遍低于仿真试验结果。
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6 结论与建议
6.1 结论
本文针对目前扇贝幼体培育设施装备缺乏的问题,开展扇贝幼体上升流培育系统研究,分析了虾夷扇贝幼体的生物学特性,完成了上升流循环水扇贝幼体培育系统设计、仿真优化和性能试验研究。得出结论如下:
(1) 根据扇贝幼体的生物学特性,确定了上升流循环水扇贝幼体培育总体技术方案,采用上升流培育,扇贝幼体培育密度可达100~300个/mL。基于Fluent计算流体力学仿真技术对培养锥内流场进行分析,研究了培养锥直径、培养锥柱高和入流速度对培养锥内流场特性的影响,分析了不同参数下培养锥内流场的速度分布矢量图,发现培养锥直径和柱高对培养锥内流场结构影响显著,培养锥入流速度也会对培养锥内流场结构产生影响。
(2) 采用EDEM-Fluent耦合仿真技术对培养锥内扇贝幼体分布进行仿真分析。通过单因素仿真试验,探明了培养锥锥角、柱高/锥高比和入流速度对扇贝幼体分布的影响。通过二次旋转正交试验发现,入流速度、培养锥锥角、柱高/锥高比对扇贝幼体径向分布变异系数影响极显著,流速的二次项、培养锥锥角及其二次项、培养锥锥角和柱高/锥高比的交互项对轴向分布变异系数影响极显著。使用Design-Expert中的求解最优组合功能对回归模型进行求解,当入流速度为0.25m/s、培养锥锥角为108.97°、柱高/锥高比为2.4时,试验因素参数组合为最佳,应用此参数进行仿真模拟,得到扇贝幼体径向分布变异系数为15.57%,轴向分布变异系数为14.04%。
参考文献(略)