Cadence CFD: 通过流固耦合模拟减少水产养殖生物足迹

水产养殖自公元前 1000 年就已存在，因其提供可持续鱼产品的潜力而获得广泛认可。这种养殖形式也称为圈养，是养鱼户满足对海鲜和淡水鱼日益增长的需求的首选方法。在水产养殖中，选择正确的位置对于健康养殖至关重要，例如连续流动和远离高声压，即比空气高四倍的水下辐射噪声 (URNS) 。不幸的是，不充分的规划和执行减缓了水产养殖产量的增长，但我们有一个解决方案：流固耦合研究可以帮助设计坚固且可持续的鱼笼网，最大限度地减少停滞并确保成功的鱼类生产。让我们一起减少水产养殖的生物足迹，让它成为一个可持续的、令人兴奋的未来，走向蓝色革命！

水产养殖从池塘中的小规模开始，随着市场的增长，有必要确定其他大规模养殖方式，例如在公海中。那是鱼笼出现的时候。这些网箱通常配备系泊系统，以将它们保持在固定位置或避免因风、水流和其他环境因素而过度移动。管理网增加了海水网箱养殖场的大量工作量，这需要使用专门的设备。网材的坚固程度决定了网能够承受不同水动力的程度，而用坚固比来描述网的“紧密度”。根据挪威标准 NS 9415, 网在水中的断裂强度不应低于其初始强度的 65%。

尽管通常位于偏远地区，但养鱼场也无法免受污染、寄生虫感染和氧气水平不足的负面影响。这些因素会导致鱼类处于压力环境中，导致健康状况不佳和更容易受到感染。因此，当务之急是创建旨在溶解废物并避免水停滞的养鱼场。流量计、pH 计等控制单元可以有效维持支持健康养殖的环境。此外，养殖钳子、贻贝和牡蛎也可以过滤掉水中溶解的废物。

通过流固耦合研究减少鱼笼中的停滞

在设计鱼笼时，必须考虑流动和传热方面，因为它们会显着影响产品的耐用性和结构。通过使用计算机分析和模拟，可以在设计过程的早期识别潜在风险，这比构建物理模型更具成本效益。对于鱼笼网中的流固耦合建模、模拟和分析，计算流体动力学 (CFD)/有限元分析 (FEA) 是最有效的工具。例如，这些工具可以帮助确定最好的鱼笼材料以承受极端天气条件并优化网的布置，即网箱之间的距离和一排网箱的数量，以避免停滞并提高鱼类产量。

在高水流下，鱼的行为与网的坚固性之间存在着至关重要的关系。了解网的坚固性对于模拟穿过养鱼场和环绕养鱼场的水流至关重要。CFD 模拟和对通过不同净密度的鱼网箱的流量进行全面研究的结果表明，拥有两排网箱更有利于水交换。与一排研究相比，两排时流速增加。有趣的是，改变笼中心之间的距离并没有显着影响流速。然而，研究人员确实注意到，当中心之间的距离增加时，最后一个笼子的速度略有增加。这些结果表明，多排网箱可能是优化水交换和流速的最佳选择。

Cadence CFD 解决方案为无与伦比的自由表面建模和可扩展、高度自动化的优化过程提供了专用的虚拟海军建筑和船舶设计工具。我们的工具可用于上述鱼网箱的流固耦合研究，以及优化具有多个目标和约束的水产养殖网箱的设计。

参考

Winthereig-Rasmussen, H., et al., Flow through fish farming sea cages: Comparing computational fluid dynamics simulations with scaled and full-scale experimental data. 海洋工程 (2016)，http://dx.doi.org/10.1016/j。

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文章来源：cadence博客