本文關(guān)鍵詞：層流水槽中藻細胞輸運及附著實驗研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國提出向深遠海發(fā)展的目標,涉海工程必將飛速發(fā)展。涉海工程設備受海洋生物附著的問題將更加嚴峻。解決此類問題的起點在于研究浮游動植物進出并駐留物體表面的機制,即近壁區(qū)域,特別是邊界層附近海洋浮游生物的輸運規(guī)律,以及受壁面結(jié)構(gòu)的影響。解決問題的關(guān)鍵除了顆粒物質(zhì)輸運,還需要耦合生物體本身的水動力學特性以及生物運動的特征。本研究就解決上述問題建立了實驗研究的系統(tǒng)和方法。主要內(nèi)容包括：以圓篩藻細胞為模型浮游生物,運用先進的實驗技術(shù)對該現(xiàn)象進行定量的實驗觀測,以期獲得藻細胞在設定流動結(jié)構(gòu)中的輸運規(guī)律。主要內(nèi)容和結(jié)果如下：(1)建立符合流體力學理論的層流水槽實驗室模型,并綜合考慮生物實驗和光學測量的要求。所建立的層流水槽可以實現(xiàn)對均勻流動和近壁區(qū)流動的模擬。雷諾數(shù)239。實驗觀測截面尺寸為350mm x 30mm x 20mm,邊界層厚度約3mm,遠大于藻細胞直徑50um。(2)建立數(shù)字全息圖像測量系統(tǒng)實現(xiàn)對三維流場內(nèi)顆粒/藻細胞運動的定量測量和分析。根據(jù)選用鏡頭的不同,觀測體積分別為3mm x 3mm x 20mm和6mm x 6mm x 20mm。采樣頻率150Hz。(3)分別通過實驗研究定量測量50um的示蹤顆粒與圓篩藻細胞在不同的流動區(qū)域的輸運,包括空間定位,位移,速度,軌跡形狀等。記錄和識別圓篩藻的姿態(tài)變化過程并與背景流場性質(zhì)相結(jié)合。(4)圓篩藻的密度大于背景海水樣品,在低速輸運過程中憑借重力向壁面接近。在均勻流動中的軌跡為線性,而在近壁區(qū)速度梯度場內(nèi)的軌跡為曲線。姿態(tài)變化較明顯。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)字全息 層流水槽 圓篩藻 輸運
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：Q949.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1. 前言10-20
• 1.1 研究意義10-13
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 與生物行為有關(guān)的環(huán)境流場的實驗室模擬13-15
• 1.2.2 浮游生物運動測量技術(shù)(粒子圖像測速技術(shù)(PIV))發(fā)展過程15
• 1.2.3 邊界層顆粒的輸運進展15-16
• 1.3 模型浮游生物的選取16-18
• 1.4 本文研究目的及主要內(nèi)容18-20
• 1.4.1 本文研究目的與內(nèi)容18-19
• 1.4.2 本文的創(chuàng)新點19-20
• 2. 實驗所用基本原理簡介20-31
• 2.1 流體的運動表示方法20-22
• 2.2 邊界層流動規(guī)律22-24
• 2.3 數(shù)字全息技術(shù)24-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 3. 層流背景流場的產(chǎn)生和校準31-39
• 3.1 層流流動的實驗室實現(xiàn)31
• 3.2 水槽試驗段的設計31-34
• 3.3 流動驅(qū)動設備的選擇34-35
• 3.4 水槽流動的理論模型與數(shù)值模擬35-37
• 3.5 層流水槽系統(tǒng)的流動測量與穩(wěn)定性校核37-38
• 3.6 本章小結(jié)38-39
• 4. 示蹤顆粒水槽流動輸運規(guī)律39-48
• 4.1 實驗準備39
• 4.2 實驗設計與實驗過程39-41
• 4.3 實驗數(shù)據(jù)處理41-47
• 4.3.1 實驗數(shù)據(jù)的提取與初步處理41-42
• 4.3.2 實驗數(shù)據(jù)處理與三維流場模型的建立42-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 5. 圓篩藻在層流水槽中輸運規(guī)律48-61
• 5.1 圓篩藻的水力學特性48-50
• 5.2 實驗準備與實驗過程50-52
• 5.2.1 實驗準備50-52
• 5.2.2 實驗過程52
• 5.3 實驗數(shù)據(jù)提取與處理52-54
• 5.3.1 圓篩藻的全息再現(xiàn)52-53
• 5.3.2 圓篩藻的形態(tài)測量53-54
• 5.4 圓篩藻輸運規(guī)律54-60
• 5.4.1 流場中心區(qū)域的圓篩藻54-56
• 5.4.2 邊界層附近區(qū)域的圓篩藻56-58
• 5.4.3 圓篩藻在壁面的滑移58-59
• 5.4.4 圓篩藻在水槽中輸運總結(jié)59-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 6. 文章總結(jié)與展望61-63
• 6.1 本文總結(jié)61
• 6.2 展望61-63
• 參考文獻63-66
• 致謝66-67
• 個人簡歷67

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本文編號：497169