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

为给养殖对象提供适宜生长条件,本文探究了冷水团养殖工船养鱼水舱水体温度、舱底流态与进水流速的关系。利用CFD(Computational fluid dynamics)技术模拟养鱼水舱的传热和流态,设计水舱保温方案,确定最佳进水流速,通过理论计算分析水舱保温效果。研究表明:在无保温层情况下,养殖水体温度与进水流速呈现函数关系:y=-1.75lnx+293.25,外界环境对舱内水体温度影响较大;保温层厚度为30和50mm时,两者均有良好的保温效果。流态模拟表明,该进排水条件下,池中心存在一定规模死水区,最小进水流量为76.3m3/h,此时池底水体旋转速度为17.2cm/s。经分析,可采用硬质聚氨酯泡沫作为水舱保温材料,玻璃钢内衬作为养殖舱壁。理论计算表明设计的保温方案可长时间满足养殖对象对水温的需求,但在高温时段舱盖板应及时关闭。通过温度场和流场数值模拟验证,模拟值与实测值对比,温度误差小于9.1%,速度模拟值和实验值可较好吻合。研究结果表明,所选湍流模型能对养鱼水舱温度场和流场准确模拟,外界温差13℃条件下,养鱼水舱保温层厚度为30mm,设计的保温方案具有良好保温效果,养殖水体水力停留时间应小于1.9h。