CFD技术在循环水养殖系统构建中的研究现状与展望

目前,养殖池水动力特性的研究主要采用模型试验和基于CFD技术的数值模拟方法.2010年以前的研究以模型试验为主导技术手段,2010年以来的研究进入模型试验和数值模拟共同发展、互为补充的研究阶段.     

循环水养殖中水动力特性对鱼类影响的研究进展

水产养殖业在我国拥有重要的地位。在过去50多年间,以中国为代表的水产养殖业的发展速度已超过全球人口增速,全球已经有39个国家和地区的水产养殖产量超过了捕捞产量,中国则以水产养殖产量占渔业总产量的73%位列第一[1-2]。随着经济的发展和养殖规模的不断提升,养殖业出现了生产方式落后、效率低下、养殖环境污染、水域生态破坏、病害频发等一系列亟待解决的问题[3-4]。     

基于CFD的进水管布设位置对沉降式固体颗粒排污影响的数值模拟

为研究不同进水系统结构对单排污通道矩形圆弧角养殖池内沉降式固体颗粒物排出效率的影响规律,优化养殖池进水结构并提高养殖池系统的集排污性能,运用计算流体动力学(computational fluid dy-namics,CFD)仿真技术构建固-液两相流数值计算模型,研究了弧壁单管和直壁单管养殖池系统内不同密度(1100、1...     

折角比对养殖工船舱内流场特性的影响

为改善带有顶、底边舱且低径深比的养殖工船养殖舱内流场特性,以提高水产养殖动物福利与经济效益,提出一种结构优化参数折角比(a/B,a为角壁边长,B为养殖舱壁边长),以评估养殖舱内流场的改善效果。基于计算流体动力学(CFD)仿真技术,研究折角比参数a/B(0～0.4)和进水速度(0.8～1.2 m/s)对养殖舱内流场特性的影响。结果显示：不同进水速度下,养殖舱内流体特性的变化趋势一致;养殖舱水力停留时间一致的条件下,当折角比参数0.25≤a/B≤0.40时,养殖舱内流场均匀性较好,平均流速较原方形养殖舱提高35%,能量有效利用率提高70%;角壁附近低流速区域减少,养殖舱中间排水口区域有明显涡柱形成,有助于提高养殖舱系统的自清洁性能。研究表明,折角比参数a/B控制在0.25～0.40时,有助于提高养殖舱系统的能量有效利用率和养殖空间利用率。研究结果可为养殖工船养殖舱的结构设计和优化提供参考依据。     

循环水养殖中水动力特性对鱼类影响的研究进展

为改善双通道方形养殖池内流场特性,通过研究圆弧角和直边的池壁组合方式对其进行流场优化,从而为循环水养殖产业提供更好的养殖装备。利用计算流体力学技术对双通道养殖池内流场进行三维数值模拟,通过对修正速度v₀和均匀系数UC₅₀的分析,评估了相对弧宽比 (R/B,R为圆弧角半径,B为池壁边长) 对池内流场特性的影响。结果表明,不同的底流分流比 (养殖池底部中心排水口的出流流量占总体出流流量的百分比) 工况均呈现相同规律,即在相同的水体交换率下,0.2≤R/B<0.4的方形圆弧角养殖池的平均流速大约为方形养殖池的2倍,而与圆形养殖池相比无明显差异;且在流场均匀性分析中发现,0.2≤R/B<0.4的方形圆弧角养殖池均匀系数较高,甚至优于圆形养殖池的流态。研究表明,方形圆弧角养殖池的圆弧角可有效缩小方形养殖池中直角所导致的低流速区域面积,且保留了较高的空间利用率。方形圆弧角养殖池结合了方形养殖池和圆形养殖池的优势,可较好地解决双通道方形养殖池内流态不佳的问题,具有良好的产业推广及应用价值。     

进径比对矩形圆弧角养殖池水动力特性影响

为研究单管入流模式下,进径比(参数C/B,C为射流孔位置到养殖池壁的水平距离,B为养殖池短边边长)对单通道矩形圆弧角养殖池系统水动力特性的影响,实验运用计算流体动力学仿真技术构建单通道矩形圆弧角养殖池三维数值计算模型,应用平均流速、阻力系数和速度分布均匀系数等流体动力学特征量分析养殖池内(尤其是池底)的流场形态,并修正...