海洋温差能供电水下滑翔机的液电转换过程建模与效率分析

海洋温差能供电是提高水下滑翔机的续航里程和在位工作时长的有效技术手段。其能量传递路径的优化与能量转化效率提升对于保证水下滑翔机正常工作至关重要。基于水下滑翔机海洋温差能供电系统中机械能-电能转换过程的能量转换机理与损耗机理,建立了液压马达以及发电机等关键器件的参数化能量平衡方程、机械能-电能转换模型以及转换效率计算公式,开展了能量转换过程的效率分析。通过平台试验与模型求解结果对比可知,压力能-动能、动能-电能的能量转化效率的相对误差较小,分别仅为6.37%、5.12%。验证了模型的准确性。在此基础上,通过对模型的效率分析,对海洋温差能供电系统进行了优化设计与试制。在后续的海试试验中,试验样机可以收集6701 J的电能,压力能-电能转化过程的能量转化效率可达38.86%,验证了系统的有效性。

不同种类浮游植物对CO_2浓度升高的响应

本研究采用实验生态学的方法,以金藻、硅藻、绿藻3个门中的4种常见饵料藻叉鞭金藻(Dicrateriasp.)、三角褐指藻(Phaeodactylumtricornutum)、小球藻(Chlorellavulgaris)和亚心形扁藻(Platymonas subcordiformis)为研究对象,分析比较不同浮游植物的细胞数量和质量对CO_2浓度升高引起的海水酸化的响应情况。结果显示,与对照组相比,(1)CO_2浓度升高显著提高了这4种藻的生长速率(P<0.05);其中,亚心形扁藻平均比生长速率最高,比对照组高出13.5%;小球藻次之,为5.9%;叉鞭金藻和三角褐指藻均为2.2%。(2) CO_2浓度升高使浮游植物细胞内的碳(C)含量增加、氮(N)含量降低,C/N提高;种间差异较大,其中,亚心形扁藻的C/N、C/P值、小球藻的C/P值和三角褐指藻的C/N值显著提高,叉鞭金藻不显著。(3)CO_2浓度升高使小球藻单位细胞叶绿素a含量显著提高,小球藻通过提高光合作用能力促进生长,而另外3种藻叶绿素a含量与对照组无显著差异;三角褐指藻最大光化学量子产量(Fv/Fm)在实验初期显著升高;叉鞭金藻非光化学淬灭(NPQ)显著降低,快速光曲线初始斜率(α)显著增加;三角褐指藻和亚心形扁藻潜在的最大光合作用能力(rETR_(max))显著升高(P<0.05),但CO_2浓度升高对4种藻的光化学淬灭(qP)均没有显著影响(P>0.05)。可见,亚心形扁藻、小球藻和三角褐指藻在高CO_2浓度下虽然生长速率加快,但营养质量降低。不同种类的浮游植物对CO_2浓度升高的响应不同,这种差异可能会使未来海洋浮游植物群落结构发生变化;浮游植物C/N、C/P值的改变可能通过食物链对次级生产者,诸如浮游动物、滤食性贝类等产生影响。

深远海养殖平台真空式吸鱼泵

真空式吸鱼泵是深远海养殖平台理想的活鱼输送设备。本文开展了真空式吸鱼泵工艺计算,设计了智能控制系统,研制了单筒真空式吸鱼泵,并开展了性能试验。试验结果表明,在吸程3.5m、真空集鱼筒内气体最低压力为-74 kPa的条件下,真空吸鱼泵一个吸/排周期为76s,鱼水输送量为85.3 t/h;在吸程3.5 m、高排3 m、真空集鱼筒内气体最低压力为-74 kPa的条件下,一个吸/排周期为95 s,鱼水输送量为68.2 t/h;一个吸/排周期中,真空集鱼筒内气体温度降低2℃~4℃,可输送体重为2 kg的鱼类,且确保鱼类无损伤。

真空泵吸鱼过程气液两相流数值分析

为探究真空泵吸鱼过程气液流动机理以及抽气压力对吸鱼速度影响,以某深远海养殖平台真空吸鱼泵为研究对象,基于体积函数法(volume of fluid,VOF)两相流模型,对真空吸鱼泵集鱼装置内部气液两相流动过程进行数值模拟。结果显示:在一定抽气压力条件下,水进入集鱼筒后,产生了水与大量气团组成的泡沫状气液两相混合体,气泡不断聚集并向抽气口方向运动,直至流出抽气口,集鱼筒注满水时间短;管道入口启动速度随着抽气压力的减小不断增大,之后速度波动减小,在-40 kPa~-20 kPa抽气压力条件下,当抽吸时间7 s,管道入口的速度逐渐平稳,当抽气压力≥-15 kPa时,吸水管出现了倒流现象,水沿管道来回晃荡,抽气压力在-40 kPa~-20 kPa范围可确保鱼水混合物顺利抽到集鱼筒内。本研究数值模拟结果可为真空吸鱼泵的抽气压力设计及优化提供参考。

氮营养盐对极北海带幼苗生长和生理生化特性的影响

为研究不同质量浓度硝态氮对极北海带生长、生理特性的影响,在实验室条件下将极北海带培养在硝态氮质量浓度梯度为0、0.5、2、4、6、8、10 mg/L的灭菌海水中,10 d后分别测定各培养条件下藻体的生长和生化参数。试验结果表明:(1)硝态氮质量浓度为2~8 mg/L时极北海带的相对生长速率和可溶性蛋白含量较高,表明极北海带幼苗适于在此营养盐水平下生长。低氮环境时藻体的丙二醛含量较高,且与相对生长速率呈显著负相关,表明低氮胁迫可引起细胞膜脂过氧化,导致极北海带的相对生长速率降低;(2)在低氮营养盐水平(0~0.5 mg/L)时,藻体超氧阴离子水平明显升高,超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性均升高,表明这3种抗氧化酶尤其是过氧化物酶在清除藻体内自由基时起关键作用,同时丙二醛有较明显的积累,表明在低氮营养盐水平下抗氧化酶的作用可能受到限制。在高氮营养盐水平(10 mg/L)时,藻体超氧阴离子含量较低,且丙二醛无明显积累,3种抗氧化酶活性在高氮环境时均明显升高,表明高氮环境时藻体的抗氧化酶系统发挥作用,清除积累的活性氧。高氮和低氮营养盐胁迫对极北海带幼苗的抗氧化酶系统的影响不同。(3)在高氮和低氮环境时,类胡萝卜素和叶绿素a含量均低于适宜的氮含量条件时的含量,表明类胡萝卜素和叶绿素a对氮胁迫无明显响应。本试验结果可为极北海带苗种生产及人工养殖提供理论参考。

典型双甲板远洋拖网渔船轮机系统设计

与大洋性作业渔船相比,过洋性作业渔船一般尺度较小,但船员人数多,鱼、油、水舱容需求高,轮机系统设计难度大。主机、齿轮箱及前端动力输出等设备选型的优化,可提高系统的稳定性及可靠性,减少后期维修成本。改进通风管道、设置独立的配电间可以提高适居性。增设海底阀箱、对加工区排污系统进行分类处置,可以解决该类型船舶存在的一些共性问题。