射流式鱼泵内部流动对鱼类损伤及泵性能影响的机理研究

射流鱼泵具有鱼损小、结构简单、维护方便、输送种类多等特点，有着广阔的应用前景。而目前的研究没有考虑射流鱼泵本身的特点，在水力机械过鱼方面，只开展了某一因素对鱼类的损伤研究。本课题将水力机械的流动理论与鱼类的生理、病理分析相结合，重点研究：（1）射流鱼泵内部流动机理；（2）射流鱼泵内各主要因素及其综合作用对鱼类损伤的影响及其程度。将提出的成果为：（1）环形射流泵流动机理、基本性能及影响因素；（2）确定射流鱼泵内影响鱼损的主要流场分布要素与性能指标，并找到减小鱼损的途径；（3）初步建立兼顾输送效率与鱼损的射流鱼泵优化设计方法。本项目的研究将丰富对射流鱼泵内环形壁面射流扩展机理的认识，深入了解射流鱼泵内部鱼的损伤机理，对完善射流鱼泵的设计理论具有关键作用，对环境友好型水力机械的研究也有借鉴意义。

射流鱼泵是一类特殊的环形射流泵，具有鱼损小、结构简单、维护方便、输送种类多等特点，在渔业和水产养殖等行业有着广阔的应用前景。本课题采用实验研究、数值模拟及生理解剖相结合的方法，开展射流式鱼泵内部流动特性及其对鱼类损伤及泵性能影响的机理研究，取得主要成果如下：（1）对环形射流泵内部流动机理进行了较为系统的研究。环形射流泵内流动是环形壁面射流在有逆压梯度下非规则受限区域内的扩展与混合，其拟序结构主要由射流混合层、壁面边界层和回流区内产生并交互作用。射流剪切层、壁面边界层、回流区及喷嘴出口处尾迹等之间的相互影响与共同作用构成了泵内复杂流动结构；（2）对环形射流泵性能及其影响因素进行了深入的分析，系统研究了环形射流泵内复杂空化流动现象。结果显示泵内部存在三处地方可能发生空化，并对各处空化漩涡时空演化与发展规律进行了深入研究。揭示了当低压区扩展到轴线时，喉管内空化区剧烈发展，对泵的性能和鱼的损伤有很大影响；（3）对环形射流泵结构优化进行了系统研究。采用DOE与CFD相结合的方法，得到了面积比1~40的泵的性能包络线，发现相邻结构之间存在强烈的交互作用；（4）研究了射流式鱼泵内各种水力因素可能对鱼类造成的损伤及潜在的风险，并对损伤类型及程度进行了综合分析，提出了相应的改进措施；设计了喉管直径为60mm的射流式鱼泵，其小时输鱼能力达918kg。检测表明，仅在部分工况下少量的鱼出现以鳞片脱落为主的外伤。过泵后，鱼的部分生理指标偏高，但均可在24h内恢复。..本课题共发表论文26篇，其中SCI论文6篇，EI论文4篇，授权专利3项。培养博生生3人，硕士生7人。成果丰富了对射流鱼泵内环形壁面射流流动机理和射流鱼泵内部鱼的损伤机理的认识，对完善射流鱼泵的设计理论具有关键作用，对环境友好型水力机械的研究具有重要的参考价值。