基于Fluent的水射流式鱼去鳞仿真分析

针对鱼类原料水射流式去鳞设备射流参数不合理、准确性差、去鳞效率低下等问题，本文建立了鲤鱼模型并利用Fluent软件对水射流式鱼体去鳞进行了仿真模拟，建立了鱼体去鳞的力学性能评判指标，分析了射流压力、射流靶距和射流入射角的变化对鱼体去鳞的力学性能评判指标影响趋势，结果表明，在试验给定射流参数范围内，当射流压力9 MPa，射流入射角20˚，射流靶距100 mm，此时受力均匀性、有效打击比和最大打击力最优，为鱼类原料水射流式去鳞设备提供理论方法和技术支持。

近年来我国淡水鱼加工市场迅速增长，淡水鱼的前处理工序繁多，其中去鳞加工是鱼原料加工的关键工序，同时也是整个工序中的技术难点[1]。随着淡水鱼加工量的大幅增长，具体高质量和大批量加工能力的去鳞方法和设备成为行业的亟需势。目前加工企业广泛采用的鱼去鳞方式主要有滚筒式去鳞[2]、辊刷式去鳞[3]和水射流式去鳞[4]。相对于其他两种方式，水射流式去鳞具有去鳞率高、加工速度快的优点。但仍存在一定不足，水射流式去鳞的参数较多，而鱼类原料大小种类不一，水射流去鳞的优化参数组合困难。当水射流去鳞工艺参数设置不合理时，将出现去鳞效果不佳、鱼体表皮损伤、鱼尾/鱼鳍损伤等问题， 影响鱼去鳞加工的合格率和外观品质等。

水射流去鳞效果与鱼体受到射流打击力特性密切相关， 因此有必要分析水射流参数与鱼体受到射流打击力的关系。

Fluent 是分析水射流仿真的常用软件，经常用于工程、农业、食品等领域[5] [6] [7] [8]物料表面清洗去渍过程的仿真分析。李仁杰等[9]对比鱼去鳞过程的试验和仿真结果，验证了采用Fluent 模拟鱼去鳞过程的仿真精度，为本文研究提供了方法参考。

本文基于Fluent 建立水射流去鳞的流固耦合分析模型，分析水射流参数变化对鱼体表面应力分布的影响趋势，建立鱼去鳞效果的力学特性评价指标，探讨去鳞工艺参数优化的准则，为鱼类原料水射流式去鳞工艺优化提供参考。

2. 模型与方法 以鱼体受水射流冲击后的应力分布作为主要参考来评定鱼去鳞过程的受力情况。因此本文采用流固耦合计算方法，该方法一般用在流体与固体间存在强烈的相互作用时，对流体流场与固体应力应变的考察，本文采用单向流固耦合进行仿真分析。单向流固耦合分析过程主要包括：流场仿真和结构仿真，每个过程都包括建立几何模型，网络划分，参数设置，求解和后处理。

2.1. 模型建立 本文在研究鱼体定向上选取了鲤鱼作为研究对象，鲤鱼长轴方向上呈长纺锤形，横截面呈楔形，鱼