草鱼在深潭变速水流中的游泳运动特征研究

2024-04-12 工程科学与技术490 1.2M 0

摘要:草鱼作为长江“四大家鱼”之一,对其游泳特性的研究具有非常重要的意义。与一般机械运动不同,草鱼是一种具有运动活力的生物,可以通过自身肌肉神经控制其运动过程,使得草鱼游泳动力学的研究较为困难。本文采用流量增加法,开展草鱼幼鱼在深潭变速水流中游泳行为的水槽试验。基于粒子图像测速技术(PIV)探究深潭的水流结构变化以及草鱼游泳运动行为响应,以此建立草鱼活动区域面积、摆尾频率与深潭水流之间的响应关系。此外,本文基于牛顿第二定律,提出水流诱导力这一概念,将草鱼视为可以自己产生运动推力的一般物体,对草鱼幼鱼在深潭变速水流中的受力情况进行分析,计算出草鱼幼鱼运动过程中的总能量耗散系数,对其在游泳运动过程中的能耗大小进行评估。结果表明:1)深潭中的水流流速明显小于浅滩流速,随着坝体被淹没,深潭中的高流速区和涡旋区域逐渐向下游发展;2)草鱼更喜欢在水深大、流速小、流态紊乱的区域活动,高流速环境下草鱼出现了明显的集群行为,且深潭中复杂的水流环境为草鱼提供了良好的栖息活动场所;3)深潭中的草鱼总是呈现间歇性的突发摆尾运动,随着进口的流量的增大,草鱼的摆尾频率逐渐增大,而摆频波动范围逐渐减小;4)当水流淹过坝体,流速为1 BL/s时,草鱼运动的总能量耗散系数最低。

文章目录

1 试验设计

    1.1试验对象与装置

    1.2试验方法

2 结果分析

    2.1 深潭流动结构分析

        2.1.1流速特征

        2.1.2水流结构

    2.2 草鱼游泳行为分析

        2.2.1草鱼运动范围分布特征

        2.2.2草鱼摆尾行为特征

    2.3 草鱼游泳动力学分析

3 结论



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