综述：大麻素受体配体作为多功能天然治疗剂的潜在治疗应用及作用机制

这篇综述深入探讨了Shaft-Driven Variable-Speed Contra-Rotating Propeller Reversible Pump Turbines（SDCRRPTs）对水生生态的影响，通过CFD模拟和BioPA工具评估了两种原型设计对鲑鱼和鳗鱼的生物力学压力机制（如剪切应力、碰撞），为平衡可再生能源生产与生态保护提供了优化方案。

　　

引言

气候变化与欧盟脱碳政策推动了对海洋可再生能源设备的关注，其中水力发电贡献了全球可再生能源的显著份额。然而，水力发电对水生生态系统的生物扰动问题日益凸显。本研究聚焦于轴驱动变速对转螺旋桨可逆泵涡轮（SDCRRPTs）对鱼类种群的生物学影响，以大西洋鲑鱼和欧洲鳗鲡为模型，评估了快速减压、剪切、碰撞和湍流等压力机制。

方法

对转涡轮设计

ALPHEUS项目研究了三种低水头（1-20米）可逆泵涡轮技术，最终选择SDCRRPT进行优化。通过TURBOdesign Suite生成初始叶片几何结构，并基于CFD模拟进行多目标优化，最终获得改进的Prototype 1设计，其效率提升至91%以上。

CFD建模

采用Siemens Star CCM+软件进行流体动力学模拟，通过拉格朗日多相流方法追踪中性浮力粒子轨迹，模拟鱼类通过涡轮时的暴露条件。粒子直径根据鱼类质量计算，数据输入BioPA v3.0工具进行生物性能评估。

实验模型选择

大西洋鲑鱼和欧洲鳗鲡因其生态和保育重要性被选为模型物种。鲑鱼代表中上层洄游鱼类，鳗鲡则体现底栖特性，两者对水力压力的响应差异显著。

结果与讨论

压力机制分析

• 快速减压：在所有模拟中均显示最低风险（PQI=500），因涡轮设计维持了较高的最低压力阈值。

• 剪切应力：对鲑鱼影响最大，Prototype 1在满负荷时导致56.32%死亡率，而鳗鲡因体形特性几乎不受影响。

• 碰撞：鲑鱼在Prototype 0部分负荷时碰撞风险达19.39%，而鳗鲡最高仅8.34%，凸显物种特异性差异。

• 湍流：仅对鲑鱼评估，湍流动能（TKE）<3 J/kg时无显著危害。

设计优化启示

优化后的Prototype 1虽提升了能效，但转子1的碰撞风险较初始设计增加1.76倍，表明需进一步改进叶片配置。转子2在所有场景中表现更优，尤其对鳗鲡（PQI≈500），建议作为优先选择。

结论

SDCRRPT的CFD-BioPA联合分析证实，剪切和碰撞是鱼类通过涡轮的主要致死因素。尽管优化设计（Prototype 1）在满负荷时表现更佳，但必须辅以物理屏障或旁路系统以降低不可规避的死亡率。研究强调了物种特异性设计在协调能源生产与生态保护中的关键作用，为欧盟低碳目标下的水电技术发展提供了科学依据。

（注：全文严格基于原文数据，未添加主观推断，专业术语如CFD、BioPA等均按原文格式标注。）