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  • 2020年, 第47卷, 第2期
    刊出日期:2020-04-20
      

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    赵炳雄,严 谨,黄 技
    2020, 47(2): 1.
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    回顾中国渔船标准化发展基本进程,分析不同时期的关键进展;统计分析现行相关标准和规范体系,探讨中国渔船标准和规范存在的问题;归纳总结中国渔船结构强度和稳性、水动力和运动性能、节能减排、新型材料应用等领域的研究成果,探寻渔船技术研究的方向。中国渔船标准化在标准船型评选、标准和规范制定、渔船相关技术研究等各个领域上取得了重要的成果,为渔船的安全性、经济性、舒适性、耐波性和高效性能提供保障;但存在渔船船舶行业标准和规范滞后、相关技术探讨较少较浅和先进技术和设备普及应用较慢等问题。渔船标准化是一项长期而艰巨的任务,不但要加大关于渔船的研究力度,加快渔船相关标准和规范的制定,还要相关政策制定部门的大力支持,才能不断完善我国渔船标准化建设。
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    李笑天1,2,刘宝良1,2,费凡2,3,张涛3,黄滨2,王国强2
    2020, 47(2): 7.
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    近年来,中国水产养殖业高速发展,水产动物投喂策略逐渐受到重视。通过列举与分析一系列国内外水产动物饲料投喂策略的相关研究内容进行较为系统的整理与总结。投喂策略是现代集约化水产养殖生产过程中重要的生产管理要素,其技术内涵可简要概括为投喂频率、投喂率和投喂作业方式等,不同的水产动物种类以及不同的生长阶段所需的适宜养殖投喂策略亦不相同。叙述了投喂策略对养殖动物生长性能、消化代谢能力、应激免疫水平、行为响应以及存活率等影响,为水产动物饲料投喂策略的选择和相关技术理论的研究提供参考。
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    袁太平,胡昱,王绍敏,陶启友,刘海阳,黄小华,郭根喜
    2020, 47(2): 16.
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    以提升清洗设备喷嘴清洗清洁度为目的,采用k-kl-w三方程湍流模型及有限元理论方法分析3类微型喷嘴孔内压强分布特性、速度分布特性和空化程度情况。结果显示:1)与锥型截面喷嘴和圆弧型截面喷嘴相比,突变型截面喷嘴在结构缩颈处有单位时间最大速度变化量224.13 m/s,具有更大的概率发生空化效应;2)锥型截面喷嘴与圆弧型截面喷嘴的空化区域远小于突变型喷嘴,其最大气相体积分数约为同等条件下突变型截面喷嘴的37.5%;3)高压流体作用下突变型截面喷嘴的流体状态为湍流,与锥型截面喷嘴和圆弧型截面相比湍流动能和湍流强度最大;4)圆弧型截面喷嘴湍流动能和湍流强度均趋于零,流体状态为层流,与突变型和锥型截面喷嘴相比,圆弧型截面喷嘴对保持流体层流性有较好的稳定性。喷嘴优化分析结果显示,通过增加突变型截面的喷嘴结构能显著提升喷嘴的空化强度。
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    刘雨青,李志浩,曹守启,王亚茹
    2020, 47(2): 25.
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    为实时掌握水产养殖水质和气象环境信息,针对溶氧控制过程中非线性、惯性大和时滞的问题,以循环水流水槽养殖模式为基础,设计了水产养殖环境监测和控制系统。通过PLC对养殖环境中溶氧、pH、温度、湿度、风速、风向、大气压等参数进行信息采集与传输,上位机实时显示环境信息,用模糊算法处理信息,处理后的结果作为PLC的输出传送到变频器中,变频器控制增氧机调节水中溶氧量。结果显示:该系统可实时传输与显示上述参数信息,提供历史数据和环境异常报警功能。模糊控制在调节溶氧过程中超调小、精度高,溶氧偏差±0.4 mg/L,可减少增氧机启停次数、延长设备寿命。监控系统进行实地应用测试,达到预期效果,可在水产养殖中进行推广和应用。
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    董贯仓1,2,杜兴华1,2,王亚楠1,2,孙鲁峰1,2,冷春梅1,2,谭圣延3
    2020, 47(2): 33.
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    为解决淡水池塘集约化投饲养殖水体的营养物质富集问题,采用围隔试验方法,研究蕹菜和水鳖两种植物对泥质和沙质两种底质养殖水体的净化效果。研究发现:泥质底水体的氨氮、亚硝酸盐氮和总磷(TP)自净去除率显著低于沙质底,而泥质底水体的高锰酸盐指数(CODMn)自净去除率显著高于沙质底(P<0.05);不同底质水体中,两种植物对水体氨氮、亚硝酸盐氮、总氮(TN)和CODMn的去除率显著高于相应对照组(P<0.05);12.5%与25.0%的水鳖处理对营养物质的去除率基本无显著差异(P>0.05),12.5%的蕹菜与水鳖处理仅在泥质底水体中水鳖(MSBI)对氨氮的去除率显著小于蕹菜(MKC)以及MSBI对亚硝酸盐氮的去除率显著高于MKC(P<0.05);泥质底水体中植物处理对氨氮、亚硝酸盐氮、TN、TP和CODMn的最大去除率为60.07%、54.78%、52.68%、23.96%和47.32%,沙质底分别为72.43%、83.54%、57.20%、37.07%和40.75%;此外,试验末植物处理组水体的所测营养物质均存在一定程度的上升。沙质底水体中氨氮、亚硝酸盐氮和TP等营养物质波动较大且自净去除率高于泥质底;在泥质和沙质底水体中蕹菜和水鳖浮床均具有显著净化作用,本地种水鳖可作为生态浮床的潜力净水植物;浮床应用过程中应加强收割与收获等管理,以避免水体二次污染。
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    刘锦上1,萧铭明 1,2,黄翔鹄1,2,李长玲1,2,王孝谦1,2
    2020, 47(2): 42.
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    从4种常见微藻中筛选出能够充分利用木薯酒精废水及CO2废气生长的种类,并探究CO2质量浓度对其生长及净化废水中总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(CODcr)能力的影响。通过微藻在废水中生长的干重变化及叶绿素a(Chl-a)浓度判断其生长情况,筛选出最适合的微藻。通过单因子试验,研究不同CO2质量浓度对筛选微藻的干重及叶绿素a(Chl-a)浓度,以及CO2固定速率的影响,来寻找最适合生长的浓度。通过测定废水中TN、TP、CODcr的变化来评估净化作用。筛选试验结果表明,钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)能适应酒精废水和CO2废气中的生长环境,在未经稀释的酒精废水中,其干重和Chl-a浓度均显著高于波吉卵囊藻、普通小球藻和四尾栅藻(P <0.05)。单因子试验结果显示,当通入质量浓度2.5%的CO2,在酒精废水中培养的钝顶螺旋藻的干质量为(1.62±0.05) g/L、Chl-a浓度为(12.1±0.7) mg/L,均显著高于其他实验组(P <0.05)。同时其对酒精废水中TN、TP、CODcr的去除率也是显著最高分别为(50.5±2.1)%、(73.2±2.0)%及(24.9±0.6)%。钝顶螺旋藻能够适应酒精废水的生长环境,能吸收利用CO2废气,并有不错的净化效果。最适合其生长的CO2质量浓度是2.5%。
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    金朋1,2,3,吴洪喜2,孟庆辉2,姚高华2,马建忠3,丁理法4
    2020, 47(2): 52.
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    基于硝化细菌、聚磷菌等微生物种群分布于自然水体中,且喜欢吸附在固体表面形成生物膜,吸收水中氨氮、亚硝酸盐氮、磷等营养成分进行繁殖和生长的生物学原理,研制了一个由支架浮力系统、微生物附着基、上升流系统、锁磷区和光伏发电系统5部分组成的圆柱形(半径75cm、高100 cm)养殖水原位净化装置。试验结果显示:生物膜建成后,装置在1 mg/L、3 mg/L和5 mg/L氨氮质量浓度组的淡水(水温22~25℃)和海水(水温27~31℃)中,日消减氨氮量分别为304.587 g、283.748 g、314.753 g和247.274g、261.756g、282.721g,日消减淡水和海水中总磷量分别为0.485 g、0.427 g、0.462 g和 0.566 g、0.595 g、0.493 g,显示出较强的氨氮和总磷的消减能力。日氨氮消减量差异性,淡水3个质量浓度组间不显著(P>0.05),海水3个质量浓度组间显著(P<0.05)。日总磷消减量差异性,淡水3个质量浓度组间、海水3个质量浓度组间均不显著(P>0.05)。该装置具有较强的氨氮和磷的消减能力和使用方法简单、运行成本低等特点,可在水产养殖尾水净化处理中推广使用。
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    张胜茂1,刘洋2,4,樊伟1,邹国华3,张衡1,杨胜龙1
    2020, 47(2): 60.
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    近年来深度学习在图像识别研究中取得突破进展,带动了目标检测技术的快速发展。利用目标检测技术开发水族馆鱼类目标检测APP,可以增强游客参观体验,提升科普效果。针对水族馆拍摄的80种鱼类,首先,使用LabelImg软件进行目标标记,再利用标记的目标导出成tfrecord数据;其次,选择ssd_mobilenet_v1模型进行数据训练,通过20万次的迭代训练获取到鱼类目标检测模型;最后,利用TensorFlow多目标检测API调用模型,定义2个接口和12个类,开发出Anroid系统手机APP。经过80种鱼类1 620张图片测试,正确率为92.59%,华为MHA-AL00手机目标检测平均时间40 ms。使用鱼类目标检测APP,能实现水族馆鱼类快速识别、多鱼类目标实时检测,可提升游客的参观体验,辅助科普量化评价。
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    崔铭超,张彬,王靖
    2020, 47(2): 68.
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    针对养殖工船特定作业需求,探索一种便捷的船舶快速性研究方法,研发经济高效的动力系统,对降低养殖成本、提高养殖安全、推动产业发展具有重要意义。通过模型试验对比验证计算流体力学(CFD)叠模法静水阻力计算的准确性;基于叠模法对船体快速性进行多目标优化,获取理想的船体低阻力型线;从养殖工船功率需求、初始建造成本及动力系统故障失效对比角度,分析养殖工船动力系统的合理配置,获取动力系统基础方案。结果显示,在9~11 kn及低傅氏数情况下,通过优化线型而降低静水阻力不明显;在伴流不均匀度下降到一定程度以后,继续降低阻力会大幅提升,不利于整体快速性能的提高;结合系泊养殖实际使用需求,采用电力推进技术可有效减少初始建造投资、降低后期维护及运营成本,提高养殖工况动力系统可靠性。根据养殖作业动力系统配置需求,反推养殖工船的快速性特征是研究该类问题行之有效的方法。
  • 论文
    王靖1,2,黎建勋1,2,崔铭超1,2
    2020, 47(2): 75.
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    大型养殖工船主要在深远海海域养殖作业,在满足各种作业工况及养鱼布置的条件下要保证船体结构具有足够的强度,需要对养殖工船进行结构设计工作。由于养殖工船船型和使用工况比较特殊,目前还没有根据其特殊性而专门编写的现行规范。本船根据养殖工船总体布置和装载等特点,参照双壳油船规范中适用章节要求计算出船体结构的基本尺寸和规格,再根据其实际装载情况建立有限元模型,采用有限元方法计算其结构强度。计算和分析结果显示,通过双壳油船规范计算的结构尺寸、规格基本满足要求;局部结构强度达不到强度衡准要求的,通过结构加强后,可满足强度衡准要求。通过采用规范中相似船进行船体结构基本设计,再利用有限元方法分析校核结构强度,经验证该计算方法满足结构设计要求。
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    赖文斌1,李德堂1,谢永和1,申宏群1,华军2,陈丽雪2
    2020, 47(2): 82.
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    中国大多数波浪发电装置目前都处于初级海试阶段,装置在实际海况中的运行效果也普遍不佳。为提高波浪发电装置在小波浪海况下的适应能力及浮子取能效率,基于液压传动系统设计了一种摇臂式波浪发电装置,采用波浪齿条+群组油缸核心技术,能克服目前浮子仅连接一个液压缸导致取能不足的缺陷。为验证该装置的可行性,首先基于设计原理,通过AMESim仿真软件对装置的液压系统进行仿真分析;然后在水动力水池中对整个装置进行模型试验。仿真结果显示,装置的液压系统在小波高海况下可以正常工作;模型试验结果显示,即使在小波高下,该波浪发电装置也能连续、稳定地发电,并且在同类波浪发电装置中具有较高的浮子取能效率。仿真和模型试验结果都验证了该装置设计的可行性。本研究可为其他波浪发电装置的研究设计提供参考。
  • 论文
    程海,袁跃峰,李德然
    2020, 47(2): 89.
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    为了提高贻贝清洗工序的自动化程度和清洗效果,降低工人劳动强度,设计了一种集打散和清洗工序为一体的新型滚筒式贻贝清洗设备,利用摩擦清洗方式代替当前使用的振动清洗方式,清洗后的贻贝表面附着物和足丝连接更少,该设备提高清洗加工自动化程度和降低加工人员配置的同时,设备占地面积更小。采用Solidworks软件和Simulation模块对设备进行三维建模和相关零部件的有限元仿真,并对该设备进行样机制作和相关试验。结果显示:清洗过程中,贻贝破损数量和滚筒转速成正比,清洗所用时间和滚筒转速成反比,结合破损数量和清洗时间两曲线,确定滚筒最佳转速为30 r/min,最佳清洗时间为32s,清洗速度为375颗/min(约25 kg/min)。该设备对发展贻贝船上加工模式具有借鉴意义。