随着我国海水养殖向深远海拓展，大型养殖工船已成为推动海水养殖工业化发展的重要装备。针对风浪作用下引起的船体运动与舱内水循环流动耦合导致的舱内流场呈现复杂非定常特征，渔机所深远海养殖装备创新团队围绕复杂海况下舱内水动力环境预测与调控需求，系统开展养殖舱漩涡流动与船体横摇晃荡耦合研究，揭示了复杂海况下舱内水体运动规律，该成果对保障鱼类生长环境、提升养殖工船运行效能具有重要意义。

团队采用流体体积法（VOF）和分离涡模拟（DES）技术，建立了考虑船体横摇、舱内水循环流动和自由液面演化的复杂三维数值模型，利用本征正交分解（POD）方法，系统分析了漩涡流动结构及其动态演化规律。结果表明，养殖舱内形成了以中心涡核为主导的旋转流动结构，是保障水体均匀交换、鱼类生长环境一致的基础；船体横摇会引起舱内流速的显著周期性波动，而持续运行的水循环系统能够维持中心漩涡结构的稳定性，并通过持续动量输入补偿横摇引起的流速衰减，减小流场波动幅度。

该研究揭示了进水射流对横摇扰动下舱内流场的稳定作用机制，为大型养殖工船水交换系统优化、复杂海况下养殖系统运行调控及适渔水动力环境构建提供了理论依据，对推动深远海养殖装备智能化发展具有重要意义。

养殖舱漩涡与晃荡的耦合现象及其数值模拟

相关成果以《Investigation of Flow Structures in an Aquaculture Tank Under Rolling Excitation Using Statistical Analysis and Proper Orthogonal Decomposition》为题，发表于国际学术期刊《Journal of Marine Science and Engineering》。

下一步，渔机所将基于该研究成果开展养殖舱水循环系统优化迭代，加快理论成果向工程应用转化，进一步提升我国深远海养殖装备核心技术竞争力。

该项研究得到国家重点研发计划（No. 2022YFD2401101）、水科院基本科研业务费专项资金（No. 2026XT1401，2024XT0702）等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.3390/jmse14191840

来源：中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所