太阳能混合动力水产增氧机的多目标优化设计与性能提升研究

本文设计了一种集成太阳能与传统电力的混合节能增氧机，通过多目标优化算法分析转速、叶轮浸没深度等参数对溶解氧(DO)、扩散效率及能耗的影响。实验表明在最优工况(转速90 rpm、浸没深度0.10 m)下，标准氧转移率(SOTR)达1.17 kg/h，标准曝气效率(SAE)1.74 kg/(kWh)，较传统水车增氧机提升32%。混合供电系统优先利用太阳能，年节电1047.55 kWh，节能率达35.6%，为水产装备智能化低碳发展提供理论支撑。

　　

Highlight结构设计与原理

这款混合节能增氧机由太阳能供电模块和增氧单元组成。太阳能模块采用两块串联的220 W光伏(PV)板，输出电压48 V，最佳工作电流12.5 A。如图1所示，增氧机结构包含浮体、四连杆联轴器、减速齿轮箱和叶轮。整机尺寸为长1.7 m×宽1.5 m×高0.7 m。

增氧效果分析

增氧机叶轮转速和浸没深度直接影响其能耗、标准氧转移率(SOTR)和标准曝气效率(SAE)。如图9所示，随着转速升高，增氧机能耗增加，SOTR逐步提升，但SAE却随之下降。具体而言，在浸没深度0.1 m时，当叶轮...

Conclusions结论与局限

本研究通过多目标优化方法系统考察了增氧机叶轮参数对SOTR和SAE的影响，确定了叶轮转速与浸没深度的最佳组合。主要结论包括：

(1)机械能耗的伴随性上升显著降低了SAE，而提高转速则增强了SOTR。同样，浸没深度通过改变叶轮-水体接触面积影响溶氧效率...