網(wǎng)衣附著生物形成堵塞是深海網(wǎng)箱養(yǎng)殖面臨的嚴(yán)重問(wèn)題之一,如何實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖網(wǎng)箱的安全高效清洗是目前亟待解決的問(wèn)題。研究了網(wǎng)箱水下清洗機(jī)器人結(jié)構(gòu),將空化射流技術(shù)應(yīng)用于養(yǎng)殖網(wǎng)箱表面附著物的清洗,根據(jù)網(wǎng)箱水下清洗工況,利用Fluent軟件對(duì)噴嘴內(nèi)部的空化流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,采用mixture氣液兩相模型、空化模型和Realizable k-ε湍流模型模擬計(jì)算得到了噴嘴附近速度流場(chǎng)和氣相體積分?jǐn)?shù)的分布規(guī)律;還研究了噴嘴入口壓力和清洗深度對(duì)空化射流空化效果的影響。結(jié)果顯示,空化現(xiàn)象主要產(chǎn)生于噴嘴圓擴(kuò)張段壁面,增大噴嘴入口壓力有利于提高流體射流速度及高速流射程范圍,有效提高空化程度,增強(qiáng)清洗打擊力,但水深深度增加不利于空化。該模擬計(jì)算結(jié)果可為空化射流在網(wǎng)箱養(yǎng)殖水下清洗應(yīng)用提供一定理論參考。 

【文章來(lái)源】：漁業(yè)現(xiàn)代化. 2020,47(05)CSCD

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養(yǎng)殖網(wǎng)箱水下清洗機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

考慮到高壓水泵出口至噴嘴入口管路沿程壓力損失,噴嘴圓柱段直徑要減小0.1～0.3 mm為好[20],所以噴嘴圓柱段實(shí)際直徑為d=2.3-0.3=2 mm。清洗噴嘴擬采用空化效果較好的角型噴嘴,噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示,收縮角取公認(rèn)的最佳值13.5 °,擴(kuò)散角取為60 °[21],圓柱段直徑d=2 mm,圓柱段、收縮段、擴(kuò)散段長(zhǎng)度分別取為4 mm、5 mm、6 mm,噴嘴入口直徑6 mm、長(zhǎng)2 mm。3.2 邊界條件與網(wǎng)格劃分

計(jì)算流場(chǎng)域如圖3所示,考慮到噴嘴具有軸對(duì)稱幾何特性,所以在模擬時(shí)取整個(gè)流場(chǎng)二維模型的一半?yún)^(qū)域進(jìn)行模擬計(jì)算。運(yùn)用Ansys Workbench軟件建立噴嘴和流場(chǎng)區(qū)域二維模型與網(wǎng)格劃分,經(jīng)過(guò)網(wǎng)格質(zhì)量檢驗(yàn),二維模型通過(guò)劃分有233 106個(gè)網(wǎng)格,檢查網(wǎng)格正交質(zhì)量為0.999,最小體積為正,表明網(wǎng)格質(zhì)量非常好,可以進(jìn)行模擬計(jì)算。邊界條件為兩個(gè)壓力入口和一個(gè)壓力出口。其中,噴嘴入口壓力、流場(chǎng)入口與出口壓力根據(jù)清洗系統(tǒng)壓力與清洗水深不同分別設(shè)置。由于流動(dòng)過(guò)程為圓口射流的湍流,選用Realizable k-ε湍流模型較適合,可以給出更好的射流擴(kuò)展角,近壁區(qū)域采用增強(qiáng)壁面函數(shù)法對(duì)其處理,該方法能較好地應(yīng)用于復(fù)雜流動(dòng)及低Re區(qū)的流動(dòng)。4 數(shù)值模擬結(jié)果與分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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