深水网箱网衣清洗装备关键部件设计及试验

针对我国深远海大型网箱养殖网衣清洗装备缺乏的难题,基于高压射流空化原理,研制了一种双体深水网箱网衣清洗装备。采用数学建模及物理试验方法,建立了清洗装备关键部件的水动力特性分析方程,开展清洗装备水下清洗试验,探究了不同工况下的喷嘴孔径、喷嘴与转盘夹角(喷嘴轴线与分流转盘盘面所呈角度)、靶距对清洗装备污损生物清洁率的影响。结果表明:网衣挂板污损生物去除率受靶距、喷嘴孔径、喷嘴和转盘夹角等多因素影响,试验参数范围内网衣清洗装备污损生物去除率为30.26%~72.55%;试验范围内喷嘴孔径为1.0 mm,喷嘴与转盘夹角为60°,靶距为0 cm时网衣挂板污损生物去除率最大,靶距对网衣挂板污损生物去除率的影响最为显著。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形式脱落,网面主要残留物为具有较强吸附力的软质足丝盘。研究结果进一步优化了水下清洗装备系统的参数配置,为网衣清洗装备的设计提供了理论支撑。

大型养殖工船氧锥设计与运行效果试验

保证养殖水体适宜的溶氧浓度对养殖鱼类的健康生长至关重要。为满足养殖工船超大封闭水体及高密度养殖的需氧要求,以氧锥作为研究对象,建立氧锥尺寸模型,根据双膜理论与菲克定律以及增氧机增氧能力试验标准,开展氧锥增氧性能试验。结果显示:氧锥出口的溶氧质量浓度能达到40 mg/L,超饱溶氧接近400%,实现超高溶氧饱和度;在氧气进气量为7.6 m^(3)/h,氧锥操作压力为0.07~0.25 MPa条件下,增氧能力受操作压力影响不明显,但是最佳进气量范围受操作压力影响显著。操作压力越大,当氧气进气量增大时,越不容易形成大气泡析出水面,从而保持较高的氧气利用率;在氧气进气量大于6.5 m^(3)/h,操作压力为0.07~0.25 MPa,每个养殖舱配置1个氧锥能满足养殖舱氧量需求。该研究为大型养殖工船增氧设备的工程设计及稳定高效运行提供了基础数据。

基于改进VGG16的射流式鱼泵内鱼类损伤的图像识别与分类

鱼类损伤分类研究对捕捞作业过程中的鱼类健康状况监测具有重要意义。针对现有鱼类损伤研究中存在的未准确分类损伤类型的问题,在射流式鱼泵捕捞作业时鱼逐条通过泵喉管的特殊场景下,本文使用高速摄像机拍摄鱼通过泵的过程,建立了鱼类损伤数据集,提出了一种基于VGG16改进的S-VGG卷积神经网络分类模型。损伤分类实验表明,S-VGG模型的损伤分类准确率为96.52%,比ResNet16和GoogLeNet分别提高了0.96%和8.2%。与VGG16模型相比,本文所提出的S-VGG模型仅有9层,整体参数减少了93.75%,有效地降低了模型训练所需的计算成本。本研究采用迁移学习方法进一步优化了S-VGG模型初始权重。结果表明,经过迁移学习的S-VGG*模型准确率达到了99.70%,比未进行迁移学习的S-VGG模型提高了3.18%。本研究建立的S-VGG*模型取得了良好的鱼类损伤分类效果。

浅析猪场清洗消毒带来的经济效益

在养猪产业发展的过程中,疾病一直是影响养猪企业经济效益和食品安全的重要因素。而清洗消毒是控制疫病发生发展、提高生产效率、降低生产成本的最有效措施之一。为了更深入地了解猪场清洗消毒在猪疫病防控措施中发挥的重要作用,文章梳理了猪场清洗栏舍的主要操作步骤和相关要求,归纳了猪场消毒水线、栏舍的药物及其使用方法,计算了清洗消毒可能会为猪场带来的经济效益。旨在帮助猪场建立健全、完善且规范的生物安全体系,预防病原的入侵和繁殖,控制疫病的发生和传播,降低猪场各类疾病的发病率,减少抗生素等药物的使用成本以及有可能造成药物残留的危害,提高猪群的生长性能,增加饲料的转化率,为猪场提高生产效率、降低生产成本,提高经济效益提供参考。

基于导流方法的真空吸鱼泵改进与试验

针对真空吸鱼泵起捕过程中存在鱼体损伤和起捕效率低的问题,该研究对集鱼罐的结构和吸鱼泵的工作方式进行改进。进鱼管穿过集鱼罐底进入集鱼罐内部,在进鱼管的顶部设置倒置的喇叭状导流结构,起捕时,鱼水混合物进入集鱼罐后分离,鱼留在集鱼罐内,水被排出集鱼罐。以鱼水比1:1时的数据做比较基准,当鱼水比分别为1:2、1:3、1:4、1:5时,经计算,输送相同质量的鱼,改进吸鱼泵用时比真空吸鱼泵分别减少20.4%、30.6%、36.8%和40.8%。开展真空吸鱼泵和改进吸鱼泵吸水过程的数值模拟分析并进行试验验证。结果表明,与真空吸鱼泵样机相比,改进吸鱼泵的集鱼罐内涡流不明显,输送能力不随鱼的提升高度而变化;改进吸鱼泵的输鱼友好性更强,鱼体无损伤。研究结果可为大型鱼类起捕装置设计提供理论依据和参考。

砂滤罐处理工厂化养鱼循环水效果

根据石英砂粒径与颗粒密度的关系,研究砂滤罐处理工厂化养鱼循环水效果,该试验采用了2组并联的3层滤料普通砂滤罐,根据几何、物理原理,以石英砂最大颗粒密度,粒径3mm作为中层,粒径2mm和5 mm作为上下层,且颗粒密度均小于中层的设计。进行砂滤罐工厂化循环水处理效果和反冲洗再生效果的试验,结果表明:悬浮物去除效果极为显著(P<0.01),去除率达99.83%,达到了去除悬浮物的要求。砂滤罐经过反冲洗后,能够再生使用。

工厂化养鱼中氧气锥的增氧规律

控制养殖水体溶氧是工厂化养鱼水处理主要技术之一。介绍一种工厂化养鱼氧气锥的结构、原理及增氧效果。为了掌握氧气锥增氧规律,对氧气锥进行了氧气流量单因素等差梯度试验。结果表明,在循环水流量为65 m3/h,水温24.5℃,氧气流量为0,1,2,……,10 L/m in的条件下,溶氧与氧气流量回归方程为y=0.100 9x2+0.059 4x+5.958 8(r=0.992 7);根据物料平衡原理,推算出氧气锥的最大氧气利用率为84.56%;在最大氧气利用率的条件下,依照尼罗罗非鱼的耗氧率计算模式,推算出工厂化养鱼系统需配置氧气锥的台数。

底泥扰动对池塘上覆水体水质的影响

为探讨底泥扰动对池塘上覆水体水质的影响,利用底泥扰动装置提升池塘底部泥水混合物,检测池塘水体中总氮(TN)、溶解性总氮(DTN)、氨氮(NH3-N)、亚硝态氮(NO-2-N)和藻细胞密度,研究TN、DTN、NH3-N、NO-2-N与藻细胞密度之间的相关性。结果表明,随着扰动时间的增加,池塘水体中TN、DTN、NH3-N和NO-2-N均有不同程度的升高,与0 h相比,扰动累积时间54 h后,TN、DTN、NH3-N和NO-2-N分别提高了30%、220%、957%和32%;随着扰动时间的延长,池塘水体中藻细胞密度与DTN呈极显著正相关,与NO-2-N呈显著正相关;在光照条件下,底泥扰动能够加速池塘内物质循环,提高养殖水体的肥度和藻细胞密度。

网衣清洗空化射流喷嘴仿真试验

空化射流作为新型水射流技术,具有能量密度高、冲击力强等特点,在网箱清洗装置上具有良好的应用前景。为探究空化射流的形成机理与冲蚀性能,为其在网箱清洗装置上的设计应用提供依据,参考现有商业化清洗机器人工作参数,选取压力15 MPa,流量27 L/min设计剪切型空化喷嘴,通过Fluent软件的Mixture多相流模型研究喷嘴内部流场与空化性能,采用水槽试验测试淹没环境下空化射流的冲蚀性能以及工作靶距。结果显示,数值仿真得到的喷嘴出口处的速度与理论计算结果非常吻合,差异小于0.5%;剪切型空化喷嘴的空化泡形成在喷嘴的扩散段并在射流中发展及溃灭,由于空化射流冲击力是高速射流和空化泡综合作用的结果,淹没射流试验中空化射流的冲蚀性能随靶距的增加先增加后降低,且射流倾斜冲击靶件表面时的冲蚀性能显著高于垂直冲击时的冲蚀性能。相比于高压射流,空化射流具有更强的冲击力,更适合应用于网衣清洗,其存在最佳工作靶距使射流的冲蚀性能达到能佳。

养殖网箱网衣清洗设备喷嘴的设计及力学特性分析

以提升清洗设备喷嘴清洗清洁度为目的,采用k-kl-w三方程湍流模型及有限元理论方法分析3类喷嘴孔内压强分布特性、速度分布特性和空化程度情况。结果显示:1)与锥型截面喷嘴和圆弧型截面喷嘴相比,突变型截面喷嘴在结构缩颈处有单位时间最大速度变化量224.13 m/s,具有更大的概率发生空化效应;2)锥型截面喷嘴与圆弧型截面喷嘴的空化区域远小于突变型喷嘴,其最大气相体积分数约为同等条件下突变型截面喷嘴的37.5%;3)高压流体作用下突变型截面喷嘴的流体状态为湍流,与锥型截面喷嘴和圆弧型截面相比湍流动能和湍流强度最大;4)圆弧型截面喷嘴湍流动能和湍流强度均趋于零,流体状态为层流,与突变型和锥型截面喷嘴相比,圆弧型截面喷嘴对保持流体层流性有较好的稳定性。喷嘴优化分析结果显示,通过增加突变型截面的喷嘴结构能显著提升喷嘴的空化强度。

海上网箱养殖投饲炮的设计与试验

针对海水网箱养殖投饲作业中机械化程度低、人员劳动强度大等特点，设计了海上投饲炮。通过理论计算，完成了整机机构设计和关键部件技术参数的确定；设计了分别适用于投放颗粒饲料和用作饲料的鲜杂鱼的、速率可调的饲料输送装置，输送管道直径110mm。海上试验结果表明，该投饲炮可投喂长度≤15cm的鲜杂鱼和当量直径≤4cm的颗粒饲料；颗粒饲料投放距离为4．5～18．2m，投放效率为14．8～19．2kg／min；鲜杂鱼投放距离为6．6—16．9m，投放效率为15．1—19．7kg／min。该投饲炮能满足海上大型网箱实际投饲需求，可降低网箱养殖投饲作业中的劳动力成本。

基于空化射流技术的养殖网箱水下清洗喷嘴数值模拟

网衣附着生物形成堵塞是深海网箱养殖面临的严重问题之一,如何实现养殖网箱的安全高效清洗是目前亟待解决的问题。研究了网箱水下清洗机器人结构,将空化射流技术应用于养殖网箱表面附着物的清洗,根据网箱水下清洗工况,利用Fluent软件对喷嘴内部的空化流场进行了数值模拟,采用mixture气液两相模型、空化模型和Realizable k-ε湍流模型模拟计算得到了喷嘴附近速度流场和气相体积分数的分布规律;还研究了喷嘴入口压力和清洗深度对空化射流空化效果的影响。结果显示,空化现象主要产生于喷嘴圆扩张段壁面,增大喷嘴入口压力有利于提高流体射流速度及高速流射程范围,有效提高空化程度,增强清洗打击力,但水深深度增加不利于空化。该模拟计算结果可为空化射流在网箱养殖水下清洗应用提供一定理论参考。

池塘养殖南美白对虾中4种机械增氧模式的试验研究

[目的]探究南美白对虾池塘养殖中合理的机械增氧模式。[方法]在南美白对虾养殖池塘,进行了不同机械增氧模式的增氧效果比较。[结果]在全塘底层溶氧测定中,采用单一增氧模式的各点差别很大,最高值和最低值相差2.1～4.6倍,而采用立体增氧模式的各点基本趋于均衡状态;在底充式和水车式结合的立体增氧模式中,午间增氧后底层溶氧值平均增加4.31 mg/L,平均增氧速率2.15mg/(L.h);凌晨增氧后底层溶氧值平均增加2.25 mg/L,平均增氧速率达1.15 mg/(L.h)。[结论]在南美白对虾池塘养殖中,立体增氧模式明显优于单一增氧模式,尤以底充式和水车式结合的立体增氧模式效果最好。

SYPZ型真空喷涂机在水产饲料上的应用

真空后喷涂技术能满足水产饲料对高脂肪含量的要求。SYPZ型真空液体喷涂机是由计算机全自动控制,操作方便,且喷涂比例精确、喷涂量大、喷涂均匀度高、真空度保持性好。

转盘流道结构对网箱清洗装备喷嘴流场特性的影响

网衣清洗装备分流转盘内部流道结构直接影响了喷嘴射流性能,决定了装备清洗网衣的效果。采用流体力学原理,对直角L型和圆弧L型流道的喷嘴内部流场力学特性开展了数值模拟研究,并对流速、压强、空化等参数进行了分析。结果显示:直角L型流道出现流动的分离和附壁现象,内、外两侧均有涡流形成;圆弧L型流道仅外侧有涡流形成;圆弧L型流道与直角L型流道相比,速度变化率更小,喷嘴出口射流速度更大;两种流道的喷嘴内均发生了剧烈的空化现象,圆弧L型流道喷嘴的空化区域面积和最大气相体积分数远大于直角L型流道喷嘴。本研究结果为网衣清洗装备分流转盘内部流道结构优化提供理论参考。

超微气泡技术在对虾室内养殖中的初步应用

为了探究超微气泡技术在水产养殖应用的安全性和可行性,在小型凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)养殖生态系统中,以常规鼓风充气作为对照组,应用超微气泡发生装置,研究对比其在对虾养殖过程中的增氧效果、水体相关理化和生物因子的响应及对虾生长情况。结果显示:超微气泡能有效地提高水体中溶氧质量浓度,并使之维持更长的时间;与常规充气相比,在超微气泡技术条件下,养殖水体溶氧质量浓度平均高出7.66%,差异显著(P<0.05);超微气泡能加快养殖水体颗粒物的降解,并对浮游植物的优势种结构产生影响;对虾在两种充气方式下,生长率和存活率都没有明显差异。研究表明:超微气泡技术对提高养殖水体溶氧的效果显著,在对虾养殖中应用是可行的;超微气泡技术为水产养殖新装备的研究应用提供了一条新思路。

深远海渔业养殖装备技术发展分析

系统分析国外深远海渔业养殖装备技术发展以及适鱼性技术,如自动投饵技术、高效清洁技术、渔获起捕技术等,并结合养殖目标海域区域特性和养殖鱼种的生物特点,参考国内外相关标准和公约规范并总结归纳出深远海渔业养殖装备技术发展的需求。

海上风电超大钢管桩厚板焊缝无损检测工艺研究

海上风电超大钢管桩厚板由于其体积大板厚、形状为环形的结构和材料单一性的特点,在焊接中容易产生横向裂纹,裂纹的产生会严重影响后续使用的安全性,所以针对此缺陷,研究对比了常规A型脉冲反射式超声波检测和TOFD检测技术的工艺方案,以及后续进行相应的磁粉检测。通过对方案的实验结果分析,确定了以TOFD检测技术加磁粉检测的工艺流程,能够直观、清晰、快捷、有效地检测出钢管桩厚板环形对接焊缝裂纹,并准确进行裂纹判定和质量评定,保证了钢管桩的结构安全性。

一种波纹管式水下机器人设计

针对目前作业级水下机器人的噪音大、影响水生物正常生长的问题,提出一种基于波纹管平衡器的作业级ROV水下机器人设计,具有浮力控制精度高、控制反应迅速的特点,可应用于水产养殖等浅水作业领域,具有能耗低、噪声小、对水下生物干扰小的优点。开架式的设计使该ROV水下机器人具有模块化优势,通过姿态控制系统调整浮力,可搭载不同的作业设备,能满足深水网箱养殖的多种需求。

基于模糊PID的拖网渔船升沉补偿系统研究

拖网渔船在作业中往往会受到风浪起伏产生升沉运动,进而影响捕捞效率与安全。为消除渔船升沉运动带来的影响,设计了一种基于模糊PID控制器的液压缸式升沉补偿器自动调节装置。首先分析主动液压缸式升沉补偿方案原理,以阀控非对称缸位置控制系统为研究对象,建立了数学模型,设计了模糊PID控制器,在Matlab/Simulink中搭建了模糊PID与经典PID仿真模型,最后在不同海况对系统进行升沉补偿性能仿真。结果显示:系统在模糊PID控制下较经典PID控制超调量降低了0.06 m,调节时间缩短了0.11 s,并具有较低的位置跟踪误差与较好的抗干扰能力。升沉补偿器在模糊PID控制下可以较好地适应不同海况环境。本研究将为拖网渔船升沉补偿研究提供参考。