受近岸养殖空间挤压、自然资源过度开发、装备技术落后、发展布局不合理等因素影响,拓展深远海养殖空间开发养殖新模式是渔业发展的必然趋势。深水网箱相对于传统普通网箱养殖更具有生产力的先进性,为渔业拓展养殖空间提供了装备技术支撑,同时也取得了良好的生态和经济效益。深水网箱养殖因网衣长时间浸泡在海水内,海洋污损生物在网衣表面大量繁殖,不仅导致网衣重量大幅增加造成网衣更换困难,而且会引起网箱内外水体交换不畅,导致网箱缺氧影响鱼类的正常生长。网箱网衣清洗是深水网箱养殖管理亟待解决的关键技术问题之一,空化射流式网衣清洗装备可实现对水下网衣的直接清洗,与传统人工清洗方式相比更高效、经济、实用。本研究主要基于课题组自主设计研发的空化射流式网衣清洗装备,运用数值模拟方法研究了非淹没射流和淹没射流的水动力学特性。通过空化射流对铝合金样板冲击试验,揭示了空化射流空泡溃灭的冲蚀机理。基于流体力学原理,对网衣清洗装备分流转盘直角L型和圆弧L型流道结构的喷嘴内部流场力学特性开展了数值模拟研究,根据数值计算结果对喷嘴流道流场速度、压力、湍流动能以及气相体积分数进行对比分析。同时应用正交试验方法进行了网衣挂板清洗试验,研究了网衣污损生物去除率的影响因素。目前国内网衣清洗装备的研究水平距离发达国家水平较远,较少涉及空化射流式网衣清洗装备的清洗性能相关研究。本研究以解决深水网箱养殖产业网衣污损生物去除的问题,利用数值模拟方法结合样机试验,分析了淹没状态喷嘴的空化特性以及不同工况参数下网衣污损生物去除效率,为深水网箱空化射流式网衣清洗装备性能优化及研究网衣污损生物去除机理提供理论依据和技术支撑。本文研究工作取得的结论有:1.研发了一种适用于深水网箱养殖管理的空化射流式网衣水下清洗装备,主要由高压泵站、旋转接头、分流转盘、喷嘴、高压密封机构及螺旋桨推进器和控制器等部分组成。高压泵最大输出压力为18 Mpa,额定功率为18 kw,公称流量为50 L·min-1。旋转中心轴承长度为112.5 mm,旋转轴出口螺纹为英制1/2-4分。分流转盘转速为30.8～112.2 r·min-1,喷嘴孔径为0.8～1.2 mm。螺旋桨控制器包括动力电源开关、电位器、电源开关、适配器和降压模块。为我国网箱养殖管理技术水平提升及拓展海洋养殖空间提供装备技术支撑。2.相同工况下,淹没射流比非淹没射流有效射程短、扩散速度快、能量耗散多,淹没射流轴心速度衰减较快。水下网衣清洗装备主要利用特殊装置喷嘴产生空化射流清洗网衣表面污损生物。淹没式喷嘴空化射流对铝合金样板表面造成冲蚀破坏,高速射流中心段对试验样板中心区域冲击造成样板中心存在一定深度的凹坑,射流边界层附近剪切型空化作用下产生的大量空泡溃灭造成样板周围呈现圆环形空蚀区域。高压泵工作压力为12 MPa时,喷嘴出口角的变化造成试样出现不同程度的空蚀现象;不同喷嘴长径比下空蚀圆环外径大致相同,随着喷嘴长径比增加,试样圆环形空蚀内径不断减小,环状空蚀区域面积不断加大,圆环形区域内表面蚀坑分布逐渐加深;喷嘴直径越小对铝板试样的冲蚀作用越明显。3.直角L型流道出现流动的分离和附壁现象,内、外两侧均有涡流形成;圆弧L型流道仅外侧有涡流形成。圆弧L型流道与直角L型流道相比,速度变化率更小,喷嘴出口射流速度更大。直角L型流道喷嘴出口处最大流速达到156m/s;圆弧L型流道喷嘴出口处最大流速达到178 m/s。直角L型流道流场压降为16.95 MPa;圆弧L型流道流场压降为19.65 MPa。直角L型流道气相体积分数最大值达到0.29;圆弧L型流道气相体积分数最大值达到0.53。直角L型流道最大气相体积分数占比圆弧L型流道最大气相体积分数约45.3%。两种流道的喷嘴内均发生了剧烈的空化现象,圆弧L型流道喷嘴的空化区域面积和最大气相体积分数远大于直角L型流道喷嘴。圆弧L型流道相比于直角L型流道喷嘴射流速度更大、能量损失更少、空化程度更高,有利于提升网衣清洗装备的清洗性能,圆弧L型流道更适用于作为网衣清洗装备分流转盘内部流道优化结构。4.深水网箱养殖网衣污损生物种类以丝状藻类、贝类和藤壶类为主,包括中胚花筒螅（Ectopleura crocea）、翡翠贻贝（Perna viridis）、网纹藤壶（Amphibalanus reticulatus）、华贵栉孔扇贝（Chlamys nobilis）等。网衣污损生物去除率受靶距、喷嘴孔径、喷嘴与转盘夹角等多因素影响,网衣挂板污损生物去除率介于30.26%～72.55%。由正交试验分析得出,网衣清洗装备的喷嘴孔径为1.0 mm,喷嘴与转盘夹角为60°,靶距为0 cm时,网衣挂板污损生物去除率达到最大值为72.55%。研究结果表明,在一定条件范围内,靶距对网衣污损生物去除率的影响最为显著,其次是喷嘴与分流转盘夹角,喷嘴孔径影响程度最小。