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横摇激励下养殖工船养殖舱自清洗能力分析 被引量:2
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作者 冯德军 李德振 +6 位作者 黄亨达 陶毅 祖复志 吴彦飞 桂福坤 翁歆之 曲晓玉 《农业工程学报》 北大核心 2025年第2期251-260,共10页
针对养殖舱内鱼类产生的残饵、粪便等固体颗粒物易堆积,造成水体污染,影响鱼类品质的问题,该研究利用六自由度运动平台模拟工船横摇运动,研究了在不同横摇激励(横摇幅值Θ和周期T)和进水管射流角度α下(进水管射流方向与所紧贴斜壁之间... 针对养殖舱内鱼类产生的残饵、粪便等固体颗粒物易堆积,造成水体污染,影响鱼类品质的问题,该研究利用六自由度运动平台模拟工船横摇运动,研究了在不同横摇激励(横摇幅值Θ和周期T)和进水管射流角度α下(进水管射流方向与所紧贴斜壁之间的锐角),养殖舱自清洗能力的变化规律。本研究从污物汇集和流场分布特性两方面对自清洗能力进行分析。结果显示:在污物汇集方面,养殖舱的集污时间受到横摇幅值和周期的联合调控,整体随横摇周期的增加而增加,随横摇幅值的增加后减少,当横摇周期为8 s、幅值为1°时,横摇工况对养殖舱自清洗性能的影响最小;当横摇周期为4 s、幅值为2°时,影响最大,且集污时间较影响最小工况缩短约70.6%;在不同射流角度下,集污时间随射流角度的增加先增加后减少,当α=45°时集污时间最短,此时养殖舱集污性能最优。在流场特性方面,横摇周期和幅值的变化均会明显改变养殖舱内流场。整体随横摇周期的减小和幅值的增大,舱内流场高流速区和中心漩涡面积增加,水体平均流速也逐渐增大,对应表现为集污时间的减少和集污率的提高;当α=45°时,流场分布最均匀,集污能力最强。虽然横摇周期的减小和幅值的增大会提升自清洗能力,但也会导致过快的水体流速,在实际生产时应结合鱼类的游泳能力差异选择合适的海域,并选择合适的进水管射流角度,从而提高养殖工船的适渔性。研究结果可为养殖工船在横摇激励下的自清洗能力优化提供理论支撑与科学依据,对促进深远海养殖技术的发展与进步具有积极意义。 展开更多
关键词 养殖工船 进水方式 横摇工况 流场分布 污物汇集 循环水养殖
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单点锚泊式船型网箱受灾破坏机理分析 被引量:1
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作者 桂福坤 张顺 +4 位作者 梅莉莉 杨旭 冯德军 王振宇 陈洪洲 《渔业现代化》 北大核心 2025年第2期9-17,共9页
为科学评估船型网箱在波浪环境中的灾害风险,解决其在极端风浪下灾害预防与控制难题,推动深远海养殖产业发展,本研究采用数值模拟方法,利用ANSYS中的AQWA水动力模块,对船型网箱在不同结构工况和波浪工况下的动力过程进行模拟,获取数据... 为科学评估船型网箱在波浪环境中的灾害风险,解决其在极端风浪下灾害预防与控制难题,推动深远海养殖产业发展,本研究采用数值模拟方法,利用ANSYS中的AQWA水动力模块,对船型网箱在不同结构工况和波浪工况下的动力过程进行模拟,获取数据后用神经网络算法构建受灾因素与结构损伤的非线性关系,并以灰色关联度方法识别主控致灾因子。结果显示,数值模型计算的结构运动响应和动力荷载与试验基本一致,误差不超过10%;所建神经网络模型预报动力灾害情况准确,预测误差不超过5%,均方根误差不超过0.52;确定波高是锚绳断裂主控因子,浮架长度和波高是浮架开裂主控因子。研究表明,该神经网络模型可有效预测船型网箱的受灾破坏,同时为锚绳选型和浮架安全评估提供重要依据。 展开更多
关键词 船型网箱 神经网络 灾害预警 主控致灾因子 深远海养殖
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大黄鱼冬季捕捞装备的设计与试验
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作者 闵志雄 桂福坤 张华 《机械制造》 2025年第10期32-41,共10页
冬季低温环境下,围栏养殖的大黄鱼为减少能量消耗,多蛰伏于养殖水域底部保持相对静止,传统捕捞方式难以捕捞。对此,设计了大黄鱼冬季捕捞装备,由捕捞模块和捕捞平台两大核心部分组成,捕捞模块分为起吊机构、捕捞笼、笼门闭合机构三部分... 冬季低温环境下,围栏养殖的大黄鱼为减少能量消耗,多蛰伏于养殖水域底部保持相对静止,传统捕捞方式难以捕捞。对此,设计了大黄鱼冬季捕捞装备,由捕捞模块和捕捞平台两大核心部分组成,捕捞模块分为起吊机构、捕捞笼、笼门闭合机构三部分。进行设计校核,分析捕捞笼受力情况,并制作大黄鱼冬季捕捞装备样机。对大黄鱼冬季捕捞装备样机进行精准捕捞模拟试验和以河鲫鱼为对象的捕捞试验,取得较高的捕捞成功率,以验证设计的合理性和可靠性。 展开更多
关键词 大黄鱼 捕捞 设计 试验
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硝化型生物絮团的驯化培养 被引量:7
4
作者 田道贺 桂福坤 +5 位作者 李华 周子明 刘青松 董宏标 段亚飞 张家松 《南方水产科学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期39-45,共7页
为培养硝化型生物絮团、减少碳源投加、提高絮团效率并缩短培养周期,文章采用养殖废水排污口底泥为接种污泥培养生物絮团,通过逐渐减少碳源投加,开展了硝化型生物絮团的定向培养,并结合高通量测序分析了生物絮团菌群变化。结果显示,排... 为培养硝化型生物絮团、减少碳源投加、提高絮团效率并缩短培养周期,文章采用养殖废水排污口底泥为接种污泥培养生物絮团,通过逐渐减少碳源投加,开展了硝化型生物絮团的定向培养,并结合高通量测序分析了生物絮团菌群变化。结果显示,排污口底泥主要优势菌群与其他报道的异养生物絮团一致,具有良好的微生物菌群基础,能够在7 d 内形成出水稳定的生物絮团。随着碳源减少,生物絮团微生物菌群结构随之改变,32 d后形成硝化型生物絮团。高通量测序结果显示,接种污泥和硝化型生物絮团主要优势菌群均为变形菌门和拟杆菌门。在纲水平上,原始污泥优势菌群为Gammaproteobacteria (γ-变形杆菌属)、Bacteroidia (拟杆菌属)和Deltaproteobacteria (δ-变形杆菌属),而硝化型生物絮团优势菌群为Bacteroidia、Gammaproteobacteria 和Anaerolineae(厌氧绳菌属)。硝化型生物絮团硝化菌总相对丰度对比原始污泥有了较大提高,出水水质稳定,能有效调控养殖后期水质并降低养殖成本。 展开更多
关键词 排污口底泥 硝化型生物絮团 菌群结构 硝化细菌
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春砂仁精油对尼罗罗非鱼幼鱼生长、消化、抗氧化能力和血清生化指标的影响 被引量:4
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作者 李成辉 董宏标 +6 位作者 郑晓婷 桂福坤 曾祥兵 明俊超 陈飞 陈健 张家松 《南方水产科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期51-59,共9页
为评估春砂仁(Amomum villosum)精油在尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)养殖中促消化和保护肠道等功效,在饲料中添加不同剂量[0(对照组)、2(低剂量组)、4(中剂量组)和8(高剂量组)g·kg^(-1)]的春砂仁精油饲养罗非鱼幼鱼[(20.34... 为评估春砂仁(Amomum villosum)精油在尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)养殖中促消化和保护肠道等功效,在饲料中添加不同剂量[0(对照组)、2(低剂量组)、4(中剂量组)和8(高剂量组)g·kg^(-1)]的春砂仁精油饲养罗非鱼幼鱼[(20.34±2.08)g]连续8周。结果显示,随着精油添加剂量的增加,1)各实验组终末体质量、终末体长、体质量增长率和特定生长率呈先升后降的趋势,饵料系数呈先降后升的趋势,其中低剂量组的各项生长指标均优于其他组(P<0.05)。2)各实验组胃蛋白酶(Pep)、胃淀粉酶(G-AMS)、肠淀粉酶(I-AMS)和肠脂肪酶(LPS)活性呈先升后降的趋势,低剂量组的各项消化酶活性均显著高于其他组(P<0.05)。3)各实验组罗非鱼幼鱼肠道中总抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性、谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)浓度均呈先升后降的趋势,低剂量组升高显著(P<0.05)。4)各实验组罗非鱼幼鱼血清中总蛋白(TP)、球蛋白(GLOB)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-CH)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-CH)浓度,碱性磷酸酶(ALP)和丙氨酸氨基转移酶(ALT)活性均呈先降后升的趋势,其中低剂量组TP、GLOB、TC、LDL-CH和HDL-CH显著低于其他组(P<0.05)。综上,在该实验条件下拌喂2 g·kg^(-1)春砂仁精油能够显著增强罗非鱼幼鱼的消化和肠道抗氧化能力,提高脂质代谢水平,改善血清肝功能指标,进而提高其生长性能。 展开更多
关键词 罗非鱼 春砂仁精油 生长性能 肠道健康 抗氧化
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水车式增氧机驱动下方形圆切角养殖池集污水动力试验 被引量:11
6
作者 桂福坤 张学芬 +3 位作者 曲晓玉 张清靖 方帅 冯德军 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第20期275-282,共8页
为探究水车式增氧机驱动下方形圆切角养殖池内污物汇集规律与流场分布特性,该研究通过物理模型试验研究了水车式增氧机在不同布设角度θ(θ为叶轮轴线与养殖池中线组成的锐角)、布设距离比d/a(d为叶轮轴线中点与最近池壁之间的距离,a为... 为探究水车式增氧机驱动下方形圆切角养殖池内污物汇集规律与流场分布特性,该研究通过物理模型试验研究了水车式增氧机在不同布设角度θ(θ为叶轮轴线与养殖池中线组成的锐角)、布设距离比d/a(d为叶轮轴线中点与最近池壁之间的距离,a为池壁边长)以及驱动流速v对方形圆切角养殖池内污物汇集与流场特性的影响。试验通过相机采集池底污物分布图像、声学多普勒流速仪测量养殖池内流场分布,利用MATLAB软件处理分析污物图像以及流速数据。结果表明:在池内形成有效水平环流是污物向池心汇集的首要条件,但水车式增氧机布设角度、布设距离比和驱动流速都影响池内有效环流的形成;在水车式增氧机靠近池壁布设工况下,其与池壁的夹角设置为70°时,集污效果最优;在水车式增氧机远离池壁布设工况下,其与池壁的夹角设置为45°时,集污效果最优,随着布设距离比的增加,中心集污效果增强,但是圆切角周边出现集污死角;水车式增氧机驱动流速影响养殖池内污物汇集,而且只有在水车式增氧机布设距离比和布设角度都合适的工况下,增加驱动流速,才能增强污物汇集效果。研究结果可为方形圆切角养殖池内水车式增氧机的布设方式提供参考与依据。 展开更多
关键词 水产养殖 水质 水动力学 物理模型 水车式增氧机 布设方式 集污效果
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舟山近海海域养殖水体悬浮物沉降特性试验研究 被引量:9
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作者 桂福坤 方帅 +3 位作者 曲晓玉 张清靖 张学芬 冯德军 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期206-212,共7页
了解海水中悬浮物颗粒的静沉降特性,对于海水工厂化养殖的水源处理具有重要指导意义。该研究以舟山长峙岛海域为例,通过2019年7-9月进行的静沉降试验,分析总结水体中悬浮物浓度和粒径分布随时间的变化规律,采用斯托克斯沉速公式和重复... 了解海水中悬浮物颗粒的静沉降特性,对于海水工厂化养殖的水源处理具有重要指导意义。该研究以舟山长峙岛海域为例,通过2019年7-9月进行的静沉降试验,分析总结水体中悬浮物浓度和粒径分布随时间的变化规律,采用斯托克斯沉速公式和重复深度吸管法计算悬浮物颗粒的沉降速率。结果表明:1)在悬浮物静沉降特性试验中,沉降装置直径的小幅度变化对沉降结果的影响基本可以忽略;2)舟山近海海域表层海水悬浮物的粒径分布属于粉砂范畴,很难通过静沉降的方式完全除去;3)沉降初期,以大颗粒悬浮物沉降为主,沉降速率大;沉降中后期,以小颗粒悬浮物絮凝沉降为主,沉降速率小;4)通过重复深度吸管法计算得到舟山近海海域悬浮物沉降速率范围为0.001~0.01cm/s,并通过非线性拟合,得到悬浮物平均沉降速率与悬浮物浓度之间的Logistic曲线关系。研究结果可以为舟山近海海域工厂化水产养殖用水悬浮物去除提供数据支撑。 展开更多
关键词 水产养殖 粒径 悬浮物浓度 静沉降 沉降速率
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棘头梅童鱼肝型脂肪酸结合蛋白基因克隆及组织表达分析 被引量:1
8
作者 欧阳文杰 宋炜 +4 位作者 陈佳 桂福坤 程家骅 谢正丽 冯广朋 《水产科技情报》 2022年第6期317-324,共8页
为进一步了解肝型脂肪酸结合蛋白基因(L-FABP基因)在棘头梅童鱼(Collichthys lucidus)营养调控、脂肪酸代谢和免疫应答等方面的功能作用,以棘头梅童鱼全基因组组装数据为基础,获得L-FABP基因的含开放阅读框的cDNA序列,利用生物信息学方... 为进一步了解肝型脂肪酸结合蛋白基因(L-FABP基因)在棘头梅童鱼(Collichthys lucidus)营养调控、脂肪酸代谢和免疫应答等方面的功能作用,以棘头梅童鱼全基因组组装数据为基础,获得L-FABP基因的含开放阅读框的cDNA序列,利用生物信息学方法分析编码的蛋白质结构及进化关系,采用荧光定量(qRT-PCR)技术研究了不同组织中L-FABP基因的表达情况。结果表明,L-FABP基因cDNA序列为475 bp,其中5’非翻译区为51 bp,3’非翻译区为40 bp,开放阅读框为384 bp,编码127个氨基酸。其结构由10个β-折叠链和2个α-螺旋链组成,在氨基酸3~126位点间具有保守的脂质/胞质性脂肪酸结合结构域。棘头梅童鱼L-FABP基因与大黄鱼、条纹狼鲈同源性较近,与绿河鲀、尼罗罗非鱼和斑马鱼同源性较远。L-FABP基因在棘头梅童鱼肝脏、肠道、眼、大脑、心脏、肌肉、胃、鳃、脾脏、头肾和中肾中均有表达,其中肝脏中的L-FABP相对表达量最高,显著高于其他组织(P<0.05)。 展开更多
关键词 棘头梅童鱼 肝型脂肪酸结合蛋白 基因克隆 组织表达
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采用机器视觉和傅里叶频谱特征的循环水养殖鱼类摄食状态判别 被引量:16
9
作者 陈雨琦 冯德军 +1 位作者 桂福坤 曲晓玉 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第14期155-162,共8页
为精准判别工厂化循环水养殖池中鱼类摄食行为动态,实现精准投喂,该研究提出一种基于傅里叶频谱特征提取并通过支持向量机分类的鱼类摄食行为判断方法。首先,对采集到的工厂化循环水养殖池中鱼群的摄食影像作水花前景提取,并从空域转化... 为精准判别工厂化循环水养殖池中鱼类摄食行为动态,实现精准投喂,该研究提出一种基于傅里叶频谱特征提取并通过支持向量机分类的鱼类摄食行为判断方法。首先,对采集到的工厂化循环水养殖池中鱼群的摄食影像作水花前景提取,并从空域转化至频域;然后,在频域内构建环形滤波器,通过频谱滤波确定特征向量提取范围(更明显表征图像灰度变化剧烈程度的频谱区域),并提取区间内幅值,以此表征鱼类摄食欲望的强弱,从而可以实现鱼类摄食行为的判断。统计每一区间所得幅值样本之和并以此构建特征向量集,并将所得特征向量训练支持向量机。结果表明,该研究所提出的方法在工厂化养殖鱼类摄食行为判断方面具有很好的效果,判断准确率可达99.24%,研究结果能以极高准确率判断鱼类摄食行为,为指导精确投喂提供科学依据。 展开更多
关键词 水产养殖 机器视觉 鱼类摄食行为 傅里叶变换 支持向量机
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Numerical simulation of the influences of sinker weight on the deformation and load of net of gravity sea cage in uniform flow 被引量:18
10
作者 LI Yucheng ZHAO Yunpeng +2 位作者 gui fukun TENG Bin DONG Guohai 《Acta Oceanologica Sinica》 SCIE CAS CSCD 2006年第3期125-137,共13页
A numerical model for determining fishing net configuration and load is developed, based on the lumped masses method. The model is used to analyze the influences on the net of gravity sea cage by different sinker weig... A numerical model for determining fishing net configuration and load is developed, based on the lumped masses method. The model is used to analyze the influences on the net of gravity sea cage by different sinker weights in uniform flow. The net of gravity sea cage is simulated under different current velocities and sinker weights. In order to verify the validity of the numerical results, model test results made by Lader and Enerhaug are cited and compared with the numerical ones. The results of numerical simulation agree well with the experimental ones and the agreement is within an error range of 13% under different velocities and sinker weights. The numerical results indicate that increasing the sinker weight can effectively reduce the net deformation, but the total drag force on the net will increase accordingly. Results will give references for better knowledge of the hydrodynamic behavior of gravity sea cage. 展开更多
关键词 sea cage numerical simulation lumped mass method sinker weight
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养殖密度对圆形循环水养殖池自清洗能力的影响 被引量:12
11
作者 冯德军 黄亨达 +5 位作者 张宇笈 陶毅 李德振 胡佳俊 桂福坤 曲晓玉 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第19期267-276,共10页
循环水养殖具有养殖密度大、环境污染低、经济效益高的优点,是重要的水产养殖模式。然而,如何快速高效地排出养殖池内的残饵粪便等污物,降低其对水质的影响是循环水养殖模式中面临的首要问题。针对该问题,该研究采用物理试验研究鱼类养... 循环水养殖具有养殖密度大、环境污染低、经济效益高的优点,是重要的水产养殖模式。然而,如何快速高效地排出养殖池内的残饵粪便等污物,降低其对水质的影响是循环水养殖模式中面临的首要问题。针对该问题,该研究采用物理试验研究鱼类养殖密度对圆形循环水养殖池的水动力特性及污物运动汇集的影响,揭示不同流量驱动下养殖密度与养殖池自清洗能力的响应关系。结果表明:提高鱼类养殖密度会降低养殖池内整体流场的平均流速v_(avg),衰减幅度在0.05 m/s(25%)以内,并提高水中阻力系数C_(t);鱼类游动引起的湍流能够导致池内污物再悬浮,有助于污物排出;集污时间同时受到养殖密度和流量的影响,9.8 L/min进水流量下集污时间都在5 min以内;进水流量为6.54 L/min时,养殖密度从0提高到6.20 kg/m^(3),湍流强度提高2.4倍,集污时间减少了40 min以上。因此,设计循环水养殖系统时需要综合考虑进水流量和预期养殖密度对养殖池自清洗性能的综合影响。研究结果可为圆形循环水养殖池的设计和日常管理提供参考。 展开更多
关键词 水产养殖 密度 循环水养殖 自清洗能力 水动力特性
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基于STAR-CCM+的圆形循环水养殖池进水管布设位置优化 被引量:9
12
作者 胡佳俊 朱放 +4 位作者 姚榕 桂福坤 刘博 张泽坤 冯德军 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第21期244-251,共8页
为探究圆形循环水养殖池进水管布设位置对池内的流场分布以及残饵粪便等固体颗粒物排出的影响。该研究基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术,采用STAR-CCM+软件系统地模拟进水管在常见布设角度(θ=0°、45... 为探究圆形循环水养殖池进水管布设位置对池内的流场分布以及残饵粪便等固体颗粒物排出的影响。该研究基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术,采用STAR-CCM+软件系统地模拟进水管在常见布设角度(θ=0°、45°),不同布设位置(d=0、1/8 r、1/4 r、3/8 r、1/2 r,d为射流管与池壁的距离,r为养殖池半径)工况下,养殖池内的流场分布特性和固体颗粒物的运动特性,并以固体颗粒物的排出率为主要性能指标,对进水管布设位置进行优化分析。监测了距离池底2、16.5、31 cm(底层、中层、顶层)水层的流场分布特性并利用固-液-气三相流模型详细地模拟了固体颗粒物在养殖池内的运动和汇集过程。结果表明:在水力停留时间为20 min下,进水管设置位置明显影响固体颗粒物的排出率,θ=0°时,当布设距离设置为d=0时,固体颗粒物的排出率最低,其余布设距离工况下,排出率均较高(>90%)且相差不大,在d=3/8 r时取得最大值95.0%;θ=45°时,当布设距离设置为d=1/2 r时,固体颗粒物的排出率最低,其余布设距离工况下,排出率均较高(>90%)且相差不大,在d=0时取得最大值94.3%。因此当进水管布设角度θ=0°时,建议不要贴近养殖池边壁;当进水管布设角度θ=45°时,建议距离养殖池边壁不要超过半径的1/2。研究结果可为优化工厂化圆形循环水养殖池的进水管布设距离提供参考,提升循环水养殖的综合性能。 展开更多
关键词 养殖 颗粒物 固-液-气三相流模型 排出率 圆形养殖池
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波流作用下围网养殖工程的桩柱结构受力分析 被引量:8
13
作者 桂福坤 张斌斌 +3 位作者 曲晓玉 王萍 邵振宇 冯德军 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期31-38,共8页
桩柱结构广泛应用在大型围网养殖工程中,其主体结构的安全与稳定关系到围网养殖的成败。该研究以舟山桃花岛海域双排桩柱式围网养殖工程结构(Prestressed High-intensity Concrete(PHC)桩,桩径0.6 m,极限弯矩0.246 MN·m)为例,采用... 桩柱结构广泛应用在大型围网养殖工程中,其主体结构的安全与稳定关系到围网养殖的成败。该研究以舟山桃花岛海域双排桩柱式围网养殖工程结构(Prestressed High-intensity Concrete(PHC)桩,桩径0.6 m,极限弯矩0.246 MN·m)为例,采用地基反力法中的常数法,将海床土体简化为若干个相互独立的弹簧,分析不同水流速度、波高、水深、埋深以及波流联合条件下桩柱结构的力学特性。结果表明:桩柱结构最大位移在结构顶面且随流速、波高、水深的增加而增大,随桩柱结构埋深的增加而减小;弯矩零点上下两侧正、负弯矩均沿水深方向先增大后减小,呈现镜像的“S”形,桩柱最大弯矩在海床面以下2 m范围内且随流速、波高和水深的增加而增大,随桩柱结构埋深增加而减小;单纯流速为0.8、1.0、1.2、1.5 m/s条件下,该养殖结构安全稳定,当波高大于5 m或波高3 m、流速1.0 m/s时,桩柱结构将发生破坏;根据该研究结果,桃花岛海域围网养殖工程桩柱埋深应不小于17 m,海床面以上桩柱结构露出高度与海床埋深之比以小于0.8为宜。研究结果可为类似桩柱式围网养殖工程设计和建造提供参考。 展开更多
关键词 水产养殖 模型 力学性能 桩柱 弯矩 位移
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基于PIV技术的圆形循环水养殖池流场 被引量:7
14
作者 朱放 胡佳俊 +3 位作者 孔剑桥 桂福坤 潘训然 冯德军 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第23期296-300,共5页
为研究进水管的设置距离和角度对双管进水式圆形循环水养殖池水动力特性的影响,该研究通过模型试验的方法,利用粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV)测量了不同进水管设置方式下养殖池内的流场。试验设计了3组进水管距池... 为研究进水管的设置距离和角度对双管进水式圆形循环水养殖池水动力特性的影响,该研究通过模型试验的方法,利用粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV)测量了不同进水管设置方式下养殖池内的流场。试验设计了3组进水管距池壁距离(进水管与池壁的最近距离,即进水管设置距离d),每组距离工况下设计了8组进水角度(出水方向与养殖池切线形成的锐角,即进水管设置角度α)。利用PIV技术测量了不同工况下距离池底1 cm水层的流场,从水动力特征量(平均流速v_(avg)和速度均匀系数U)分析进水管设置方式对养殖池水动力特性的影响。试验结果表明进水管设置方式明显影响养殖池的水动力特性:d=0时,随着α的增加,平均流速整体呈现先增大后下降的规律,在α=45°时取得最大值,但流场均匀系数随角度的增加而逐渐增加;d=1/4 r(r为养殖池半径)时,随着α的增加,平均流速和流场均匀系数都先缓慢增加然后再下降,分别在α=40°和30°时取得最大值;d=1/2 r时,随着α的增加,平均流速和流场均匀系数整体都呈现逐渐下降的趋势。综合比较24个试验工况的平均流速v_(avg)和速度均匀系数U,建议将进水管设置为d=1/4 r,α=30°~40°,以期使养殖池内水动力特征有利于固体颗粒物的运动汇集,提升养殖池的集排污能力。该文研究成果可以为工厂化循环水圆形养殖池进水管设置方式提供参考。 展开更多
关键词 水产养殖 流场 进水方式 水动力特性
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波浪作用下刚性框架浮体及其锚绳运动数值模拟精度分析 被引量:6
15
作者 桂福坤 左孝 +2 位作者 潘昀 冯德军 张健 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2018年第4期1-10,共10页
由小尺度刚性杆件构成的复杂结构近年来多用于海洋平台建设和海洋监测浮标制作以及海洋增养殖人工浮鱼礁的设计。采用有限单元法和集中质量点法建立波浪作用下刚性框架浮体及其锚绳运动数值模型,探讨空间单元划分、时间离散步长、数据... 由小尺度刚性杆件构成的复杂结构近年来多用于海洋平台建设和海洋监测浮标制作以及海洋增养殖人工浮鱼礁的设计。采用有限单元法和集中质量点法建立波浪作用下刚性框架浮体及其锚绳运动数值模型,探讨空间单元划分、时间离散步长、数据保存格式对刚性框架浮体和柔性锚绳运动模拟精度的影响,分别给出此三者之间的匹配关系。研究结果表明:框架浮体的单元划分可依据是否出水给定,单元的划分比建议取0.05;锚绳的单元划分与其上端连接的浮体浮力有关,当锚绳的拉力主要由上端浮体浮力产生时锚绳单元的划分影响较小,当锚绳的拉力主要由波浪力产生时锚绳单元的划分比建议取0.02;空间单元划分与时间离散步长存在匹配关系,通过减小时间步长来追求数值模拟精度时必须同时考虑保存运动物理量截断误差的影响。 展开更多
关键词 刚性浮体 锚绳运动 波浪作用 截断误差 单元划分比 时间步长
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海洋养殖网衣水动力特性研究进展 被引量:15
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作者 桂福坤 祝含接 冯德军 《渔业现代化》 CSCD 2019年第5期9-14,21,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 海洋养殖 网衣 水动力特性
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进水管设置角度对圆形循环水养殖池自清洗能力的影响 被引量:4
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作者 朱放 桂福坤 +5 位作者 胡佳俊 孔剑桥 潘训然 张泽坤 冯德军 曲晓玉 《水产学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期172-181,共10页
为了提高圆形养殖池的自清洗能力,本研究系统开展了污物汇集试验和流场测量试验。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... 为了提高圆形养殖池的自清洗能力,本研究系统开展了污物汇集试验和流场测量试验。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、19 cm(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Ct、速度均匀系数DU50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以及自清洗能力的影响机制。结果显示,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。 展开更多
关键词 自清洗 进水管 进水角度 水动力特性 污物汇集
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应用于工厂化养殖的凡纳滨对虾耐流性研究 被引量:2
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作者 董瀛 刘威 +2 位作者 桂福坤 潘昀 冯德军 《渔业现代化》 2018年第6期32-37,共6页
工厂化对虾养殖中,需要根据对虾耐流性,并结合污物聚集效果调控池内水流速度大小和持续时间长短。本研究利用垂直循环水槽,分别测定5种流速(20.3、23.0、30.2、34.9和41.3 cm/s)下凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)[(3.62±0.50)g]... 工厂化对虾养殖中,需要根据对虾耐流性,并结合污物聚集效果调控池内水流速度大小和持续时间长短。本研究利用垂直循环水槽,分别测定5种流速(20.3、23.0、30.2、34.9和41.3 cm/s)下凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)[(3.62±0.50)g]的可持续游泳时间,并以此为指标衡量凡纳滨对虾相应流速下的耐流性。结果显示:同一流速下,外部特征相似的凡纳滨对虾可持续游泳时间具有较大的个体差异性;个体差异性的表征参数(离散系数)随流速的增大先增大后减少,在34.9 cm/s时达到最大;由累积疲劳比例随时间的变化关系曲线可知,高流速(30.2、34.9和41.3 cm/s)试验组中,接近50%的对虾会在10 min内因疲劳触网而不能继续游泳;曲线拟合决定系数R2显示,指数函数能最好地呈现平均可持续游泳时间随流速的变化关系。研究表明,工厂化养殖中水流调控要考虑对虾耐流性的个体差异性,而不是仅考虑对虾的平均耐流性。对于本研究所用的对虾(3.62±0.50)g,池内流速建议控制在30.2 cm/s以下,并且参考累积疲劳比例随时间的变化关系曲线,确定相应流速下的水流持续时间。 展开更多
关键词 凡纳滨对虾 可持续游泳时间 耐流性 工厂化养殖 水流调控
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潜水推流器作用下八边形养殖池的集污性能 被引量:1
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作者 吴彦飞 张清靖 +3 位作者 桂福坤 张泽坤 陈庆龙 冯德军 《水产学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期130-142,共13页
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... 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。研究表明,潜水推流器采取对角线模式,布设时不少于2个,布设角度θ为45°附近,此时八边形养殖池集污性能较优。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。 展开更多
关键词 八边形养殖池 物理模型 水动力学 潜水推流器 布设方式 集污效果
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