鱼池 流体 分析计算

潜水作业，纸上谈兵的鱼池流体分析计算
潜水一段时间了，从对锦鲤认识的一片空白都今天略知一二，由衷感谢这里的前辈鱼友无私的分享，但一路翻贴读了几遍下来，还是感到有些迷糊，主要是关于鱼池的具体参数选择上，基本都是凭经验而定，但一个鱼池小则几吨，多则几十吨的规模，费用固然是一方面，更重要的是倾注的心血和期望，兹事体大，实在是马虎不得，于是便重新查阅了关于流体力学的资料，试着纸上谈兵计算分析了一把，抛砖引玉，请大家指正。

一，基本的流量参数计算
1，主池、滤材和流量
建池规划第一项是鱼池水体总量（不计算滤池的中转水量）v，根据大家的经验，水体生化过滤要求的最少停留时间是8分钟，考虑到不同滤材的生化效率各异，保守选定为10分钟（过滤停留时间Ts0），滤材体积为vs0，每小时生化处理水量为：
锦鲤同时每小时处理水体总量应满足鱼池水体总量乘每小时循环次数，即：
vs=v*Ns（Ns为每小时过滤次数，可为小数，如2小时一次为0.5）
得：滤材体积为vs0=v*Ns/6
如果按每小时循环过滤一次为极限计算，即：
vs0=v*Ns /6 =》vs0=v/6
同时，每小时循环的流量V=v/h（立方米/小时）
以上计算中小写v为体积，大写V为流量。

补充：关于生化反应停留时间和每小时极限循环次数主要参照论坛的讨论贴，可能不同的人有不同的选择，而且滤材不同，效率不同，养殖密度不同循环要求也不同，各自调整就是了。

我看大家的经验是滤池为主池的1/3到1/4，虽然没有说明滤材用量，但减去沉淀和清水这些体积的实际体积也大致在上述计算范围。

2，水路的流速和管道
管道流量、流速和数量配置的计算目的是使这个系统中避免出现瓶颈（耗能），避免不必要的配置（费钱），如果不在乎的话确实不用费劲劳神。

流速的基本计算公式有:
u=V/A u为流速，单位为米/秒，V为流量，A为（圆型标准）管道的截面积
（圆形标准）管道的截面积A=πd*d/4
对非圆形标准的水道计算用当量直径法表示，
de=4A/Π，Π为浸润周边的长度，
如矩形的水道de=2ab/（a+b）
根据这些公式我们可以计算相关的管道参数了。

首先我们要设定管道的水流速度u，这个参数将影响水泵的功耗和沉淀的效率，后面再尝试分析，总之流速越慢越好，相关专业数据推荐0.5m/s是满足生产要求的能效比下限，不过结合大家的经验，我认为不妨设定为0.2~0.4m/s的之间，有条件就再低一些。

下面是不同流速下几种常用规格管道的对应流量，DN是通常的标称外径，实际的叫法我也不太清楚，而且管壁厚度也不尽相同，因此这里是按估计的内径计算，实际中以实物测量为准。

: DN管径d（内径）u（流速）Vd(单管流量）V(总流量）n（管数）
75 70 0.2 2.769 36 13.00
90 85 0.2 4.084 36 8.82
110 100 0.2 5.652 36 6.37
160 150 0.2 12.717 36 2.83
200 190 0.2 20.404 36 1.76
75 70 0.3 4.154 36 8.67
90 85 0.3 6.125 36 5.88
110 100 0.3 8.478 36 4.25
160 150 0.3 19.076 36 1.89
200 190 0.3 30.606 36 1.18
75 70 0.4 5.539 36 6.50
90 85 0.4 8.167 36 4.41
110 100 0.4 11.304 36 3.18
160 150 0.4 25.434 36 1.42
200 190 0.4 40.807 36 0.88
假设鱼池水体36吨，按上述设置计算总流量为36立方米/小时，如果设计流速为0.3m/s，鱼池的底排、中水、面水管道需要设置110管4根，如果使用90管作为滤池过水管道需要6根，这样基本保证没有瓶颈的出现。

不过，还有三个环节要考虑的。

一是，滤池堆放了滤材后的影响，滤池截面远远大于管道，原则上只要不把滤材堆死堵死，不会产生瓶颈，但还是要注意；
二是，如果用挡板溢流过水的话，共有三个通过截面，均需计算符合上述要求，尤其是上截面（挡板垂直面上，水位线到挡板上沿的区间），由于实际运转后水平面会有一定的下降，因此要留有足够的余量。

按照上述总流量为36立方米/小时，设计流速为0.3m/s计算，如果滤池内横宽为a=1m，挡板间距离b为
当量直径de=SQRT（(V/3600)/(0.785*u)）=》de=0.206
de=2ab/(a+b) =》a=0.12m9
（SQRT（）为求平方根，不会输入该公式符号，直接用计算机的函数名表示了
三是，底排飞碟与池底的距离，飞碟有多方面的作用，但如果距离池底的距离太小也会做成瓶颈。

在飞碟的作用下，水流方向为向中心的辐流，这样我们只要计算辐流截面的当量直径de与对应的管道直径相同就足够了。

设飞碟外径为D，管道内径d，飞碟到池底距离h为：
d=4*(π*D*h)/(2*π*D) =》h= d/2
即距离与飞碟的直径无关，只与管径相关。

但事实上功能性的要求限制了我们距离不得太大，
否则会小鱼构成危险，这样我们只好折中一下，尽量使h<d/2的这段瓶颈的长度越小越好，由此可见使用弧度较大的洗手盆、锅盖有可计算的合理性，专用的飞碟反而不一定符合流体力学的要求，除非距离足够，不过110管就是55毫米啊，呵呵。