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。

基于晃荡载荷的养鱼水舱操作平台结构强度分析

为抵抗养鱼水舱内水体晃荡等载荷,需要设计舱内操作平台使其达到使用要求和规范衡准。根据船型参数和舱型确定作用在该平台上的水体晃荡载荷,然后采用直接计算方法,建立包括该平台结构的舱段有限元模型,对舱段加载局部载荷和总体载荷,校核该平台在局部载荷和总体载荷联合作用下的强度并对其进行分析。结果显示:该平台的设计满足规范衡准要求,该平台结构属于结构分类的其他项,衡准为195 N/mm2,经过计算分析,操作平台结构最大应力为124 N/mm2。研究表明,晃荡载荷对该平台强度影响最大,该操作平台晃荡载荷计算和强度分析方法为后续船设计提供参考。