射流式鱼泵具有鱼类输送损伤小、可不间断输送、结构简单、运行维护方便等诸多优点,在水产领域有着广阔的应用前景。然而,对于射流式鱼泵性能、鱼类损伤、泵内鱼类行为及其胁迫下的鱼类应激响应等方面的研究还很不完善。该研究属于流体力学及水产科学的交叉领域,需要采用多种研究手段并兼顾这两种学科的研究特点。为此,本文采用以试验研究为主并辅之以数值计算的研究方法,结合流体力学,计算流体力学和水产科学的分析测试手段,以射流式鱼泵内鱼类生命和游动状态为出发点,并兼顾射流式鱼泵自身的输送性能,重点开展射流式鱼泵输送性能及鱼类损伤与行为的研究。本文主要工作和研究成果如下:(1)在相同面积比和输送高度下,射流式鱼泵的输送能力随着工作流体流量的增加而增加,但单位质量能耗在工作流体流量适中时达到最小值;在相同被吸流体流量和输送高度下,面积比越大的射流式鱼泵输送鱼类能力越小,且单位质量能耗越高;在相同面积比和工作流体流量下,射流式鱼泵输送高度越高,其输送能力越小且单位质量能耗越高。射流式鱼泵输送不同种鱼的能力不同,在相同工况下,输送团头鲂的能力最强而输送草鱼的能力最弱。(2)在相同面积比和输送高度下,鱼表观损伤率随着工作流体流量的增加先下降后上升,而内部组织损伤率随着工作流体流量的增加而增加;在相同被吸流体流量和输送高度下,面积比越大,鱼表观损伤率及内部组织损伤率越低;在相同面积比和工作流体流量下,输送高度越高,鱼表观损伤率越高,但内部组织损伤率受输送高度的影响较小。(3)在压力梯度作用下,鱼类鳃盖及鳞片可能受到损伤,且工作流体流量越大鳃盖和鳞片受力越大,鱼体越靠近壁面鳃盖和鳞片受力越大;在剪切流动的作用下,鱼鳃盖及鳞片可能受到损伤;在回流区域中,鱼在收缩室内拥堵并相互刮蹭导致鳞片脱落;空化是鱼类鳞片脱落及眼睛损伤的潜在风险,且鱼类累积死亡率随空化数的减小而增加,其中鱼鳔损伤是鱼类死亡的主要原因。鱼在收缩室及喉管内受到损伤的风险最大,因为该位置存在巨大的压力梯度和强烈的剪切流动,同时空化和回流现象也发生于此。(4)射流式鱼泵的输送过程会使鱼产生应激反应。在相同面积比与输送高度下,鱼应激反应程度随着工作流体流量增加先降低后升高。泵内空化对鱼损伤影响较大,无空化工况中鱼主要脏器未显现损伤迹象;而在空化工况中,鱼肝脏和肾脏可能受到损伤且在24小时内无恢复迹象,鱼呼吸代谢所受影响也较大。回流工况中鱼在泵内也消耗了大量能量并进行了剧烈的无氧呼吸。在相同被吸流体流量及输送高度下,面积比越大,鱼肝脏损伤的风险越大,而鱼有氧呼吸所受影响越小;在相同被吸流体流量下,由面积比不同的射流式鱼泵输送过程胁迫下的鱼应激反应、肾脏损伤、血糖代谢和无氧呼吸无明显差异。在相同面积比和工作流体流量下,输送高度越低,鱼肝脏损伤的风险越大,其有氧呼吸和无氧呼吸所受影响越大;由不同输送高度的输送过程胁迫下的鱼应激反应、肾脏损伤和血糖代谢无明显差异。在相同工况下,不同种鱼的应激响应有所不同;鲫鱼应激反应更剧烈、持续更久,其肝脏更易受损且恢复时间更长;草鱼肾脏更易受损且其呼吸代谢受到的影响最大;团头鲂受射流式鱼泵输送过程的影响最小。(5)鱼在泵内多处于逆流游动状态,逆流游动率随工作流体流量的增加而降低。在较低工作流体流量工况下,逆流游动的鱼在收缩室及扩散管内可出现悬停状态,而在收缩室内悬停则可能堵塞收缩室。大多数鱼的姿态改变发生在扩散管中,且姿态改变率随着工作流体流量的增加而增加。逆流游动的鱼在泵内停留时间随工作流体流量的增加而缩短,在高工作流体流量工况中,不同种鱼之间停留时间差别极小;而在低工作流体流量工况中,草鱼在泵内的停留时间最长。(6)单条鱼过泵会引起局部压力脉冲并在其通过后恢复,但不会影响流量。鱼群过泵则会引起更长时间的局部压力变化及流量降低,但均可在其通过后恢复。不同种鱼在过泵时均会引起泵内流体静压分布变化,其在喉管处时静压升高幅度较大,而其在扩散管时静压升高幅度较小。鱼体越宽,其对泵内流体动压分布影响的程度及范围越大;鱼在喉管及扩散管时均会引起其周围动压升高。在相同被吸流体流量和输送高度下,面积比越大,动压及静压分布受鱼影响的程度及范围越小;在相同面积比和输送高度下,工作流体流量越大,动压及静压分布受鱼影响的程度及范围越大。泵内流体轴向速度分布受鱼影响的范围较大,鱼在喉管位置时其下游出现低速区,该区域在鱼类运动至扩散管后逐渐消失;径向速度分布仅在围绕鱼体周围处产生变化,但其分布受鱼的体型、泵内位置及运动速度等因素的影响。在相同被吸流体流量和输送高度下,面积比越大,速度分布受鱼影响的程度及范围越小。在相同面积比和输送高度下,工作流体流量越大,速度分布受鱼影响的程度及范围越大。在回流工况中,鱼穿越收缩室内回流区时会使回流区暂时消失,而当其运动至扩散管处时回流区再次形成。(7)鱼在收缩室及喉管中前段所受轴向力与主流方向相同;鱼在喉管中后段时,其所受轴向力与主流方向相反,其所受轴向力先增大后减小;鱼进入扩散管后,其所受轴向力与主流方向相反且逐渐减小。鱼在扩散管内所受轴向力随工作流体流量的增加而增加。鱼在依次通过收缩室,喉管及扩散管的过程中,其体表静压呈现出先减小后增大的变化趋势;在泵内断面变化处,鱼头部与尾部所受静压差别较大;而喉管及扩散管内,其体表静压分布较为均匀。鱼在依次通过收缩室,喉管及扩散管的过程中,其体表动压变化与静压相反;在喉管及扩散管前段,鱼越靠近泵内壁面其所受动压越大;在扩散管中后段,鱼类表面动压分布相对均匀。在相同被吸流体流量和输送高度下,泵面积比越大,鱼体表静压和动压变化幅度越小且分布越均匀。在相同面积比和输送高度下,工作流体流量越小鱼类身体表面静压和动压变化幅度越小且分布越均匀。