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Typical hydrodynamic models for aquaculture nets: a comparative study under pure current conditions
Aquacultural Engineering ( IF 4 ) Pub Date : 2020-08-01 , DOI: 10.1016/j.aquaeng.2020.102070 Hui Cheng , Lin Li , Karl Gunnar Aarsæther , Muk Chen Ong
Aquacultural Engineering ( IF 4 ) Pub Date : 2020-08-01 , DOI: 10.1016/j.aquaeng.2020.102070 Hui Cheng , Lin Li , Karl Gunnar Aarsæther , Muk Chen Ong
Abstract The net is regarded as the most critical component in marine aquaculture facilities as it is the only barrier which protects the environment from fish escapes. Accurate predictions of the net cage deformation and drag force on the nets are needed, both for ensuring fish welfare and for dimensioning of the mooring system. Thus, an appropriate hydrodynamic model is essential. In practice, two types of hydrodynamic force models, i.e., the Morison type and the Screen type, are commonly used to calculate the hydrodynamic forces on nets. Application of the models depends on the underlying structural model and the availability of data. A systematic review of hydrodynamic models is therefore undertaken to compare the models and various parameterisations, in aid of model selection during the design. In this study, eleven commonly used hydrodynamic models, i.e., five Morison models and six Screen models, are reviewed comprehensively, and implemented into a general finite element (FE) solver for dynamic simulations. Sensitivity studies on different current velocities, inflow angles and solidities of the nets are carried out. Moreover, different wake effects are also considered in numerical simulations. The numerical results from different models are compared against existing experimental data under pure current conditions. Suggestions for selection of suitable hydrodynamic models are provided, based on the model comparison.
中文翻译:
水产养殖网的典型水动力模型:纯水流条件下的比较研究
摘要 网被认为是海水养殖设施中最关键的组成部分,因为它是保护环境免受鱼类逃逸的唯一屏障。需要准确预测网箱变形和网上的阻力,以确保鱼类福利和系泊系统的尺寸。因此,一个合适的流体动力学模型是必不可少的。在实践中,两种类型的水动力模型,即 Morison 型和 Screen 型,通常用于计算网上的水动力。模型的应用取决于基础结构模型和数据的可用性。因此,对水动力模型进行系统审查以比较模型和各种参数化,以帮助设计期间的模型选择。在这项研究中,十一个常用的水动力模型,即五个 Morison 模型和六个 Screen 模型,进行了全面的审查,并实施到一个通用的有限元 (FE) 求解器中,用于动态模拟。对不同流速、流入角度和网的坚固性进行了敏感性研究。此外,在数值模拟中还考虑了不同的尾流效应。将不同模型的数值结果与纯电流条件下的现有实验数据进行比较。根据模型比较,提供了选择合适的水动力模型的建议。计算网的流入角度和密实度。此外,在数值模拟中还考虑了不同的尾流效应。将不同模型的数值结果与纯电流条件下的现有实验数据进行比较。根据模型比较,提供了选择合适的水动力模型的建议。计算网的流入角度和密实度。此外,在数值模拟中还考虑了不同的尾流效应。将不同模型的数值结果与纯电流条件下的现有实验数据进行比较。根据模型比较,提供了选择合适的水动力模型的建议。
更新日期:2020-08-01
中文翻译:
水产养殖网的典型水动力模型:纯水流条件下的比较研究
摘要 网被认为是海水养殖设施中最关键的组成部分,因为它是保护环境免受鱼类逃逸的唯一屏障。需要准确预测网箱变形和网上的阻力,以确保鱼类福利和系泊系统的尺寸。因此,一个合适的流体动力学模型是必不可少的。在实践中,两种类型的水动力模型,即 Morison 型和 Screen 型,通常用于计算网上的水动力。模型的应用取决于基础结构模型和数据的可用性。因此,对水动力模型进行系统审查以比较模型和各种参数化,以帮助设计期间的模型选择。在这项研究中,十一个常用的水动力模型,即五个 Morison 模型和六个 Screen 模型,进行了全面的审查,并实施到一个通用的有限元 (FE) 求解器中,用于动态模拟。对不同流速、流入角度和网的坚固性进行了敏感性研究。此外,在数值模拟中还考虑了不同的尾流效应。将不同模型的数值结果与纯电流条件下的现有实验数据进行比较。根据模型比较,提供了选择合适的水动力模型的建议。计算网的流入角度和密实度。此外,在数值模拟中还考虑了不同的尾流效应。将不同模型的数值结果与纯电流条件下的现有实验数据进行比较。根据模型比较,提供了选择合适的水动力模型的建议。计算网的流入角度和密实度。此外,在数值模拟中还考虑了不同的尾流效应。将不同模型的数值结果与纯电流条件下的现有实验数据进行比较。根据模型比较,提供了选择合适的水动力模型的建议。