利用CFD技术对养殖工船养鱼水舱温度场和流场模拟及验证❋

宋协法， 郑书星， 董登攀， 黄志涛

(中国海洋大学水产学院海洋渔业系，山东 青岛 266003)

养殖工船是一种可移动的海上养殖平台。与普通网箱养殖相比，养殖工船不仅具有养殖密度高、环境污染小、产品质量高等优点，而且可以布置到适宜水温和水质条件的海域进行养殖生产，有效避开台风等自然灾害。20世纪80—90年代，西方一些发达国家、日本、新加坡等国已经出现海上工业化养鱼，目前我国也开始了大型养殖平台的研发工作，但相关的学术研究还较少。2006年，丁永良首次阐述了国内外养鱼工船的发展现状，对技术要求做了简单探讨[1]；2012年，徐皓等进一步探讨了我国离岸养殖战略[2]。本文研究对象是一艘由旧运输船改造的养殖工船，设计建成后布置在黄海冷水团，抽取深层低温海水，进行虹鳟(Oncorhynchusmykiss)类冷水性鱼的养殖。虹鳟对水温要求极为苛刻，适宜生活温度为12～18 ℃，超过22 ℃逐渐衰弱死亡[3]。受季风、黄海暖流及太阳辐射的影响，黄海表层温度和船体甲板温度均比较高[4]，为保证最适养殖水温和较好集排污效果，需要对养鱼水舱内水体温度场和流场进行研究。

研究流态的方法分为实验测量、理论分析和数值模拟。实验测量耗时长、成本高，环境条件较难控制，测量方法和设备难免对真实结果造成干扰；理论分析具有一般普遍性，往往需要大量简化和假设；随着计算机技术发展，数值模拟的研究方法逐渐被认可，计算流体力学(Computational fluid dynamics，CFD)不仅可以深入了解流体流动及传热过程，又可以减少实验成本，应用越来越广泛[5]。……