杨春霞，徐顶娥，祝双桔，赵 雷，于 安，何香凝

（1.河海大学能源与电气学院，江苏南京 211100；2.重庆航运建设发展（集团）有限公司，重庆 401121；3.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春 130021）

1 研究背景

当鱼类资源通过水轮机时会产生不可避免的损伤和死亡［1-2］，受伤和死亡的鱼类会对水域造成污染。随着生态环境保护成为社会关注的热点问题，研究者们开始聚焦于鱼类友好型水轮机的研究。1995年，美国陆军工程师兵团成立水轮机流道鱼类存活率研究小组。小组专家们通过分析，将鱼类通过水轮机流道下行时可能受到的伤害机理分为机械、压强、剪切力和空蚀四种原因［3-4］。

美国橡树岭国家实验室Cada等［5-7］主导开展了多项鱼类过机损伤机理研究，发现通过水轮机流道到达下游的鱼类伤亡类型和程度与鱼类下行路径有很大关系。Neitzel等［8-9］通过实验得到了鱼类承受剪切速度的安全极限值，最大为500 s-1。美国太平洋西北实验室的Abernethy 等［10-11］和Richmond等［12］则主要关注流体内部压强梯度大小对鱼类的损伤程度及损伤的生物学机理，Abernethy 开展了一系列的实验研究压强及压强梯度大小对不同类型鱼类的损伤频率、部位以及严重程度；而Richmond则综合生物性能评价法与CFD 模拟方法，对大马哈鱼幼鱼游经轴流式水轮机时可能遭受的气压损伤开展了分析研究。Deng 等［13-15］使用传感器鱼实测鱼类在通过水轮机流道或溢洪道时的运动参数，分别得出了传感器鱼在通过水轮机流道和溢洪道时的旋转速度、运动加速度和静压随时间（位置）的变化曲线，其还采用仿鱼型传感器，对鱼类在通过水轮机恶劣流动环境时所受到的物理作用开展了研究。……