池塘工业化水产养殖具有高产、高效、绿色、安全等突出优点,正在逐渐替代传统方法成为我国水产养殖的主流模式。然而,养殖水槽作为池塘工业化水产养殖的核心区域,存在两个与流体力学相关的问题一直没有解决好,一个是曝气推流效果不够好,严重影响了水中溶解氧的均匀性和鱼类的生活环境,另一个是残余饲料和鱼粪等固体颗粒物在水槽尾端的沉降效果差,严重降低了固体废弃物的收集率并加重了后端循环区域的水处理难度,迫切需要加以研究处理和解决。本文以鼓风曝气推流养殖水槽为研究对象,采用响应面优化设计法对曝气装置进行了参数优化设计并且分析了水槽流场。基于分析结果在纯水基础上,加入气相与试验数据进行对比验证并且模拟分析水中含氧量情况,加入固相模拟分析了饲料颗粒的沉降情况,为曝气推流池塘参数优化及废弃物收集提供理论指导。本文的主要研究内容如下:（1）采用三维造型软件Creo7.0对曝气池计算域进行建模,采用ICEM CFD软件对其计算域进行六面体网格剖分,并验证域计算网格的相关性,在确保模拟精度的条件下,筛选得到一种计算耗时更少的网格。（2）对于曝气推流水池性能影响较大的进口流速V、挡流板仰角Φ、曝气盘高度L的选择,基于响应曲面设计优化方法里的Box-Behnken试验设计理论设计了13种试验方案,进行三因素三水平的响应曲面计算,分析出因素间的交互影响作用对域流场流速的影响,寻找以流场流速最小为优化目标的最佳参数组合,确定最终的曝气池结构模型;通过对曝气池各切面上的速度流线图、流速均匀度及速度加权平均角度的定量计算,科学合理地评价曝气池模型的实际优化效果。（3）以稳态计算结果为基础,采用气液两相流的数值计算方法对曝气池的自由液面波动状态进行仿真计算,提取气相体积分数云图及自由液面高度沿水池长度方向展开时的分布规律,计算结果表明:曝气池从进口位置至出口位置的自由液面高度呈单调递减,高度的相对偏差比值为0.4%,说明该液面表面波动状态较小。同时,采用该计算方法对水池进口曝气行为进行数值计算,研究空气在水中的分布情况,计算结果表明:空气相从水池进口流入,并分布于水池内及其上表面,从水池进口至出口的7个特征断面上的含气率先增大后减小。（4）对曝气推流试验装置系统及其测速原理进行详细介绍,分别将含有10#加州鲈鱼、15#高密度鳊鱼、52#鮰鱼的水池内7个不同断面上的140个流速测量值与CFD计算值进行对比分析,结果表明:流速试验值与计算值存在较大偏差,这种现象是由于鱼类游动对试验流场存在干扰造成的,15#高密度鳊鱼所在水池的流速试验值沿着深度方向的变化差异较小。（5）为获得不同密度鱼饲料在固定流速下的沉降效果,分别对三种不同密度的饲料颗粒进行粒子流动仿真,对比分析三种密度工况下的粒子沉降行为,采用固相颗粒速度云图来捕捉粒子群在水中堆积时的速度变化,并随机对单个粒子的轨迹进行追踪,分析单个粒子在水流推动作用下的速度变化情况,计算结果表明:密度ρs=1040kg/m~3的饲料颗粒在进口流速为8cm/s的水流推动下,能较好落入集污区内。