工业化水产养殖高效增氧锥的数值建模与仿真优化设计

摘要

增氧技术是工业化水产养殖过程的关键技术之一.根据高效增氧锥的原理、结构,基于氧气的摩尔数守恒定律,创建了完整的流体动力学数学模型,并进行了仿真和优化设计.该数学模型可以在已知增氧锥进出口半径、增氧锥锥体高度、气泡初始半径以及气体、液体流量的情况下计算出反映增氧锥性能的氧气利用率、氧气摩尔数转移速率等数据以及增氧锥中不同深度处的气含率、气泡尺寸、氧气的传质系数、溶氧值等各项实时数据.运用有限微分算法与枚举法相结合的算法对增氧锥进行仿真及优化.由此而建立的增氧锥仿真优化设计技术为工业化水产养殖增氧锥的设计奠定了基础,从而简化了设计过程,优选了设计参数,增加了增氧锥的效率.基于氧气的气泡流体动力学理论而建立的增氧锥优化设计方法是准确有效的,并得到一些增氧锥实际试验数据的验证.该设计方法为工业化水产养殖系统的高效增氧锥设计奠定了基础.