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为提升池塘循环水养殖系统（PRAS）中循环水养殖池（RATs）效能，研究人员针对 15m 边长倒角 RAT，分析叶轮式增氧机布置角度、距离对水动力学参数影响。发现角度和距离影响流速、混合效果与颗粒排放，优化参数可提升能效，为 RATs 高效运行提供理论依据。
论文解读
在水产养殖领域，传统池塘养殖模式正面临效率低下、生态破坏等严峻挑战。随着水产品需求攀升，兼具高效资源利用与低环境影响的分区池塘循环水养殖系统（PRAS）成为行业发展关键。其中，循环水养殖池（RATs）作为核心单元，其水动力学条件直接影响溶氧分布、污染物排出和养殖效益。然而，叶轮式增氧机这一 PRAS 中改善溶氧和水流的关键设备，其布置参数（如角度、距离）如何影响大型 RATs 水动力学特性的机制尚不明晰，制约着系统能效提升与水质优化。
为填补这一研究空白，国内研究团队针对 PRAS 中边长 15m 的倒角 RAT 展开深入研究，相关成果发表于《Aquacultural Engineering》。研究旨在通过揭示增氧机布置参数与水动力学特征的关联，为 PRAS 优化设计提供理论支撑，助力构建高效节能的现代水产养殖系统。
主要技术方法
研究采用数值模拟与实验验证相结合的技术路线。首先构建三维流场模型，运用多重参考系（MRF）方法模拟水流运动；通过设置 7 组网格数量（1.00×10?至 5.23×10?）开展网格独立性验证，确保计算精度。同时搭建 1:12.5 比例的物理模型，利用流速仪采集实验数据，与模拟结果对比以验证模型可靠性。研究通过分析流速分布、涡量、弗劳德数（Fr）、有效能量利用系数等参数，结合皮尔逊相关系数法，量化增氧机布置角度（20°-30°）和距离（L/6 至 L/4，L 为池边长）对水动力学特性的影响。
研究结果
流速分布与混合效果
研究发现，增大增氧机布置角度和距离可显著提升水流速度，强化水体混合，促进可沉降颗粒排出。然而，当距离达到 L/4 且角度超过 30° 时，池内形成低速湍流区，阻碍废弃物排出。这表明过度增大参数可能导致流场紊乱，影响排污效率。
能量利用与颗粒排放
当距离为 L/6 或 L/4、角度在 20°-30° 范围内时，能量利用系数与水体混合性能显著提升，悬浮颗粒排放率提高。该区间内的参数组合实现了能效与排污效率的平衡，为实际应用中增氧机布置提供了量化依据。
流场结构与参数关联
通过分析流速等值线与监测点线图，研究揭示了不同参数下的流场特征：合理角度和距离可减少低速涡流区，优化流速均匀性；皮尔逊相关分析进一步证实，有效能量系数与布置角度、距离呈显著相关性，为参数优化提供了统计学支持。
结论与意义
本研究系统阐明了叶轮式增氧机布置参数对大型 RATs 水动力学特性的影响机制，发现 20°-30° 角度与 L/6-L/4 距离的优化组合可兼顾能量利用与颗粒排放效率，为 PRAS 中增氧设备的科学布置提供了关键参数窗口。研究成果不仅丰富了 PRAS 水动力学理论，也为设计高效低耗的循环水养殖系统、提升水质调控能力和水产养殖可持续性提供了重要技术支撑。未来研究可进一步拓展至多增氧机协同作用场景，深化流场调控策略，推动水产养殖工程向智能化、精准化方向发展。
