CN114304035B - 循环水养殖系统鱼群运动对养殖池内水动力及流场影响的研究方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种循环水养殖系统鱼群运动对养殖池内水动力及流场影响的研究方法，包括以下步骤：步骤1：建立圆形仿真养殖池和三维鱼体仿生模型；步骤2：生成包括五条三维鱼体仿生模型的鱼群；步骤3：进行网格划分，在设置网格尺寸时同时采用Capture Curvature和Capture Proximity划分方式；步骤4：对网格文件进行数值模拟；使鱼群进行原地摆尾运动；步骤5：进行后处理：(1)通过生成涡量图表现鱼群运动对养殖池内水动力的影响；(2)通过生成养殖池剖面处理速度云图表现鱼群运动对养殖池内流场的影响；(3)量化表现鱼群运动导致的养殖池内流场变化情况。本发明能够实现对鱼群运动对循环水养殖系统养殖池内流体影响分析。

Description

循环水养殖系统鱼群运动对养殖池内水动力及流场影响的研究方法

技术领域

本发明涉及水产养殖工程领域，具体而言，尤其涉及一种循环水养殖系统鱼群运动对养殖池内水动力及流场影响的研究方法。

背景技术

工厂化循环水养殖具有高产高效、节水节地、养殖环境可控、产品质量安全等优势，被认为是21世纪水产养殖业发展的主导方向之一。水是鱼类生长发育过程中最重要的环境因子之一，其流态和水质能够直接影响鱼类的生长质量。而鱼类行为除了会影响养殖池内流场及混合外，产生的紊流会进一步影响养殖池内溶解氧、鱼的代谢物(如氨和二氧化碳)以及粪便、未食性饲料的积累，进而影响养殖对象的健康。因此鱼类行为对养殖池内水动力的影响具有重要的研究价值。

随着计算流体力学技术的快速发展，国内外多数将CFD技术用于进出水口、养殖池型等研究。由于将流体动力学的刚性原理与鱼类的随机行为相结合具有相当大的复杂性，因此关于养殖池流体动力学的大多数数据都是在没有鱼类的养殖池中获得的，学术界使用CFD技术研究养殖池内鱼类运动对流场产生的影响研究较少。

由于循环水养殖系统的使用成本较高，因此，在实际养殖之前对系统内鱼群运动进行模拟并研究鱼群运动对养殖池内流场影响的研究能够为实际养殖提供更好的参考。

发明内容

为了能够实现对鱼群运动对循环水养殖系统养殖池内流体影响分析，本发明提供了一种循环水养殖系统鱼群运动对养殖池内水动力及流场影响的研究方法。通过CFD数值模拟，模拟养殖池内鱼类行为对水动力产生的影响，可视化压力场、速度场和三维尾流结构变化，分析循环水养殖系统中流场及流态，可为养殖池内鱼与水动力相互影响研究提供更方便的方法。

本发明采用的技术手段如下：

循环水养殖系统鱼群运动对养殖池内水动力及流场影响的研究方法，包括以下步骤：

步骤1：根据实际循环水养殖池在Ansys的Geometry中建立圆形仿真养殖池，使用Solidworks建立三维鱼体仿生模型；

步骤2：通过Solidworks与Ansys软件接口将所述三维鱼体仿生模型导入所述圆形仿真养殖池内，使用Geometry的Mirror功能复制所述三维鱼体仿生模型生成包括五条所述三维鱼体仿生模型的鱼群，并将Geometry中的计算域设置为流体域；在所述圆形仿真养殖池内建立三维坐标系，所述三维鱼体仿生模型头部方向与X轴正方向相反，其中Y＝0.1坐标处3条鱼体保持等间距并排，Y＝0.15坐标处2条鱼体保持等间距并排，并使用布尔运算中的Subtract减去鱼群与所述圆形仿真养殖池内水体重合部分；

步骤3：将步骤2得到的几何模型导入Ansys的Meshing板块中进行网格划分，使用四面体网格对所述圆形仿真养殖池进行网格划分，在设置网格尺寸时同时采用CaptureCurvature和Capture Proximity划分方式，网格尺寸为0.02m，最大网格尺寸设置为0.05，采用Capture Curvature和Capture Proximity划分方式既可以控制曲面网格变化，又可以控制几何狭窄处的网格层数；

步骤4：利用Fluent对步骤3得到的网格文件进行数值模拟，模拟所述圆形仿真养殖池内鱼体在养殖池内在一定时间内从静止到运动的流态；将网格文件导入Fluent后进行参数设定，包括流体材料、RNG k-ε模型、设定压力的亚松弛因子、动量的亚松弛因子、湍动能和湍流耗散率的亚松弛因子；利用Fluent进行数值模拟时，选用瞬态方式进行求解，初始条件为：进水口inlet速度v＝1m/s，出水口设置为outlet压力出口；

数值模拟包括建立单向流-固耦合计算模型，其中，流体材料设置为液态水；单向流-固耦合计算模型中，连续相和离散相均采用压力隐式求解方法，选用Coupled方式对压力和速度进行耦合，压力、动量基于二阶迎风离散格式求解，湍流动能、湍流耗散率基于二阶迎风离散格式求解，设定压力的亚松弛因子为0.3，动量的亚松弛因子为0.7，湍动能和湍流耗散率的亚松弛因子为0.8；

同时，在Fluent中通过Compile选项基于鲹科波动方程编译所述三维鱼体仿生模型运动的UDF宏文件，并采用动网格技术中的扩散光顺和网格重构方法，在瞬态环境下，使包括五条所述三维鱼体仿生模型的鱼群实现在所述圆形仿真养殖池内进行原地摆尾运动；扩散光顺和网格重构方法的扩散系数设置为1.5；

步骤5：模拟完成后，进入CFD-POST对在Fluent中计算完毕的数值模拟结果进行后处理，表现鱼群原地摆尾运动对所述圆形仿真养殖池内水动力、流场产生的影响：

(1)通过截取数值模拟的瞬态过程生成涡量图表现鱼群原地摆尾运动对所述圆形仿真养殖池内水动力的影响：选取t＝3T/4时刻鱼群三维尾流结构，在CFD-POST中，Location处选择Vortex core region，在Geometry的Method中选择Vorticity生成涡量图，同时调节涡量水平至0.015，速度范围选择由用户自定义；

(2)通过截取数值模拟的瞬态过程生成养殖池剖面处理速度云图表现鱼群原地摆尾运动对所述圆形仿真养殖池内流场的影响：选取t＝0、t＝8T、t＝16T、t＝24T四个时刻，在CFD-POST中，Location处选择Plane，同时确定平面位置为Y＝0.1，在Geometry的Variable中选择所示云图为速度云图，速度范围选择由用户自定义，分别生成四个时刻对应的养殖池剖面处理速度云图；

(3)量化表现鱼群原地摆尾运动导致的所述圆形仿真养殖池内流场变化情况：在距离所述圆形仿真养殖池底高0.1m的水平线上按照间隔0.1m取9个监测点，选取t＝8T时刻，通过CFD-POST中的Polyline导出各监测点流速。

进一步地，所述三维鱼体仿生模型的鱼体长10cm，最大宽度b＝0.8cm，最大高度h＝3.7cm；所述圆形仿真养殖池直径L＝1m，水深H＝0.2m；所述圆形仿真养殖池的两个进水管相对设置且竖直设置于养殖池内壁，所述进水管沿竖直方向均匀开设9个进水孔，所述进水孔中心距池壁距离C＝0.01m。

进一步地，步骤1中，按照实际循环水养殖池与仿真养殖池10:1的比例进行缩放得到所述圆形仿真养殖池；所述三维鱼体仿生模型从Solidworks中导出后另存为IGES格式文件。

进一步地，步骤2中，将所述三维鱼体仿生模型的IGES格式文件导入Geometry中，并通过坐标改变移动所述三维鱼体仿生模型至所述圆形仿真养殖池内。

进一步地，步骤3还包括：对所述圆形仿真养殖池内的鱼体及进水口和出水口进行网格加密处理，其他流体区域不做网格加密处理，并对各鱼体及进水口和出水口进行命名。

进一步地，步骤4中，鱼体进行原地摆尾运动时，鱼体前2/3轻微摆动，后1/3做正弦摆动，摆动周期T＝1s。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、通过Solidwork，建立较为准确的鱼体模型，并通过软件接口实现数值模型的共享和交换。

2、建立循环水养殖系统内鱼与流体流固耦合运动模型，为了更加贴合实际养殖情况，建立包括五条鱼体的鱼群模型，进一步模拟循环水养殖系统的密集鱼群水产养殖模式；在划分网格时采用Capture Curvature和Capture Proximity划分方式，提高了网格划分的精确度。

3、基于鲹科波动方程编译三维鱼体仿生模型运动的UDF宏文件，实现仿生鱼群在养殖池内原地摆尾运动。

4、可模拟循环水养殖系统以鱼群养殖为主的水产养殖模式，反映出鱼类行为对水动力的影响。

基于上述理由本发明可在循环水水产养殖工程领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述方法的流程示意图。

图2为本发明建立的鱼群-养殖池模型示意图。

图3为本发明采用的波动方程对应的鱼体波动中心曲线。

图4为在一个周期内本发明提供的鱼体模型的运动情况示意图。

图5为本发明得到的t＝3T/4时刻鱼体周围的速度涡量图。

图6为本发明得到的t＝0、t＝8T、t＝16T、t＝24T四个时刻养殖池剖面处速度云图。

图7为t＝8T时刻有鱼群运动与无鱼群工况对应的监测点流速对比图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

如图1-2所示，本发明提供了一种循环水养殖系统鱼群运动对养殖池内水动力及流场影响的研究方法，包括以下步骤：

步骤1：根据实际循环水养殖池在Ansys的Geometry中建立圆形仿真养殖池，使用Geometry中Fill功能将养殖池内填充流体；使用Solidworks建立三维鱼体仿生模型；

步骤2：通过Solidworks与Ansys软件接口将所述三维鱼体仿生模型导入所述圆形仿真养殖池内，使用Geometry的Mirror功能复制所述三维鱼体仿生模型生成包括五条所述三维鱼体仿生模型的鱼群，并将Geometry中的计算域设置为流体域；本申请所述圆形仿真养殖池内具有包括五条所述三维鱼体仿生模型的鱼群，由于实际的循环水养殖中，养殖池内会养殖若干条鱼，因此，本申请提供的方法能够更接近实际的循环水养殖情况，为养殖前的模拟提供更好的参考；

在所述圆形仿真养殖池内建立三维坐标系，所述三维鱼体仿生模型头部方向与X轴正方向相反，其中Y＝0.1坐标处3条鱼体保持等间距并排，Y＝0.15坐标处2条鱼体保持等间距并排，并使用布尔运算中的Subtract减去鱼群与所述圆形仿真养殖池内水体重合部分；

步骤3：将步骤2得到的几何模型导入Ansys的Meshing板块中进行网格划分，使用四面体网格对所述圆形仿真养殖池进行网格划分，在设置网格尺寸时同时采用CaptureCurvature和Capture Proximity划分方式，网格尺寸为0.02m，最大网格尺寸设置为0.05，采用Capture Curvature和Capture Proximity划分方式既可以控制曲面网格变化，又可以控制几何狭窄处(鱼体处等)的网格层数；通常随着网格数目的增加，计算精度会提高，但随之计算规模也会增大，因此，本申请综合考虑计算速度与精度，对所述圆形仿真养殖池内的鱼体及进水口和出水口进行网格加密处理，其他流体区域不做网格加密处理，并对各鱼体及进水口和出水口进行命名，既方便了数值模拟过程中各个区域的自动识别，又可以确保在数值模拟过程中对不同的区域进行必要的边界条件设定；本申请采用的CaptureCurvature和Capture Proximity网格划分方式更加精细，最终网格数为5144129，网格平均偏斜度为0.22，最大偏斜度为0.99，网格质量符合要求；

步骤4：利用Fluent对步骤3得到的网格文件进行数值模拟，模拟所述圆形仿真养殖池内鱼体在养殖池内在一定时间内从静止到运动的流态；将网格文件导入Fluent后进行参数设定，包括流体材料、RNG k-ε模型、设定压力的亚松弛因子、动量的亚松弛因子、湍动能和湍流耗散率的亚松弛因子；进行上述参数设定是为了更准确的模拟工况；利用Fluent进行数值模拟时，选用瞬态方式进行求解，初始条件为：进水口inlet速度v＝1m/s，出水口设置为outlet压力出口；

本申请关注鱼类运动对养殖池内流场的影响，数值模拟包括建立单向流-固耦合计算模型，其中，流体材料设置为液态水；单向流-固耦合计算模型中，连续相和离散相均采用压力隐式求解方法，选用Coupled方式对压力和速度进行耦合，压力、动量基于二阶迎风离散格式求解，湍流动能、湍流耗散率基于二阶迎风离散格式求解，设定压力的亚松弛因子为0.3，动量的亚松弛因子为0.7，湍动能和湍流耗散率的亚松弛因子为0.8，其他选项保持软件默认设置；本申请采用Coupled方式对压力和速度进行耦合，有较高的精度和收敛性，可以求解全速度范围，即求解范围从低速流动到高速流动；

同时，在Fluent中通过Compile选项基于鲹科波动方程编译所述三维鱼体仿生模型运动的UDF宏文件，并采用动网格技术中的扩散光顺和网格重构方法，在瞬态环境下，使包括五条所述三维鱼体仿生模型的鱼群实现在所述圆形仿真养殖池内进行原地摆尾运动；扩散光顺和网格重构方法的扩散系数设置为1.5；

在一个周期内本实施例提供的鱼体模型的运动情况如图4所示，初始状态下养殖池中仿生鱼处于直线状态，t＝0时刻尾柄处向Z轴负向摆动进而带动尾部的位移，在t＝T/4时刻尾部运动达到最大幅值，之后尾柄开始向Z轴正向摆动，在t＝3T/4时刻尾部达到反向最大幅值；鱼体由静止开始自主摆尾，由头部到尾部的摆动幅度逐渐增加，最终实现波动周期相同的鱼体稳定波动；在整个运动过程中以仿生鱼的中心线为基准做周期性的正弦波动，从而带动整个鱼体的运动；

步骤5：模拟完成后，进入CFD-POST对在Fluent中计算完毕的数值模拟结果进行后处理，表现鱼群原地摆尾运动对所述圆形仿真养殖池内水动力、流场产生的影响：

(1)通过截取数值模拟的瞬态过程生成涡量图表现鱼群原地摆尾运动对所述圆形仿真养殖池内水动力的影响：选取t＝3T/4时刻鱼群三维尾流结构，在CFD-POST中，Location处选择Vortex core region，在Geometry的Method中选择Vorticity生成涡量图，同时调节涡量水平至0.015，速度范围选择由用户自定义；

如图5所示为采用本申请所述方法得到的涡量图，速度范围选择0m/s-0.02m/s，根据图5可以看到，鱼群原地摆尾运动使周围流场产生一系列的脱落涡，一个周期内仅形成一个脱落涡，鱼群原地摆尾时形成的涡旋与养殖池中其他区域的水体相互碰撞造成能量消耗，进而影响养殖池内流速、紊动能等水力因子；

(2)通过截取数值模拟的瞬态过程生成养殖池剖面处理速度云图表现鱼群原地摆尾运动对所述圆形仿真养殖池内流场的影响：选取t＝0、t＝8T、t＝16T、t＝24T四个时刻，在CFD-POST中，Location处选择Plane，同时确定平面位置为Y＝0.1，在Geometry的Variable中选择所示云图为速度云图，速度范围选择由用户自定义，分别生成四个时刻对应的养殖池剖面处理速度云图；

如图6所示为采用本申请所述方法得到的涡量图，速度范围选择0m/s-0.02m/s，可以看出，尾鳍的摆动使尾部周围形成高流速区，随着时间的增长摆动对周围流场的影响逐渐明显且影响范围扩大；

(3)量化表现鱼群原地摆尾运动导致的所述圆形仿真养殖池内流场变化情况：在距离所述圆形仿真养殖池底高0.1m的水平线上按照间隔0.1m取9个监测点，选取t＝8T时刻，通过CFD-POST中的Polyline导出各监测点流速，通过与无鱼群工况下对应的监测点流速进行对比，如图7所示，可以看出，仿生鱼群运动使周围流速下降，对周围流场产生了较为明显的影响。

进一步地，所述三维鱼体仿生模型的鱼体长10cm，最大宽度b＝0.8cm，最大高度h＝3.7cm；所述圆形仿真养殖池直径L＝1m，水深H＝0.2m；所述圆形仿真养殖池的两个进水管相对设置且竖直设置于养殖池内壁，所述进水管沿竖直方向均匀开设9个进水孔，所述进水孔中心距池壁距离C＝0.01m(进径比C/B＝0.01)。

进一步地，步骤1中，按照实际循环水养殖池与仿真养殖池10:1的比例进行缩放得到所述圆形仿真养殖池；所述三维鱼体仿生模型从Solidworks中导出后另存为IGES格式文件。

进一步地，步骤2中，将所述三维鱼体仿生模型的IGES格式文件导入Geometry中，并通过坐标改变移动所述三维鱼体仿生模型至所述圆形仿真养殖池内。

进一步地，步骤4中，鱼体进行原地摆尾运动时，鱼体前2/3轻微摆动，后1/3做正弦摆动，摆动周期T＝1s。

进一步地，步骤4利用Fluent进行数值模拟，采用RNG k-ε模型，准确地模拟养殖池内流态特性；RNG k-ε模型在标准k-ε模型的基础上提供了考虑低雷诺数流动粘性的解析公式，提高了湍流漩涡的模拟精度，所述RNG k-ε模型通过下式表示：

μ_eff＝μ+μ_t

μ_t＝C_μρε²/k。

其中：μ_t为湍流粘度；ε为湍流耗散率；k为湍流动能；ρ为流体密度；G_k表示由层流速度梯度产生的湍动能项；G_b是由浮力产生的湍动能项；C_1ε、C_2ε为经验常数；各经验常数：C_μ＝0.0845，α_k＝α_ε＝1.39，C_1ε＝1.42，C_2ε＝1.68。

进一步地，所述鲹科波动方程为：

y(x,t)＝(0.02-0.008x+0.16x²)sin(6.61x-6.28t)；

该运动方程可以通过二次曲线和正弦曲线合成得到，鱼体的运动可以近似看作从鱼头部向尾鳍传递波幅逐渐增大的正弦曲线，如图3所示。

进一步地，本申请编译的所述UDF宏文件如下：

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.循环水养殖系统鱼群运动对养殖池内水动力及流场影响的研究方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据实际循环水养殖池在Ansys的Geometry中建立圆形仿真养殖池，使用Solidworks建立三维鱼体仿生模型；

步骤2：通过Solidworks与Ansys软件接口将所述三维鱼体仿生模型导入所述圆形仿真养殖池内，使用Geometry的Mirror功能复制所述三维鱼体仿生模型生成包括五条所述三维鱼体仿生模型的鱼群，并将Geometry中的计算域设置为流体域；在所述圆形仿真养殖池内建立三维坐标系，所述三维鱼体仿生模型头部方向与X轴正方向相反，其中Y＝0.1坐标处3条鱼体保持等间距并排，Y＝0.15坐标处2条鱼体保持等间距并排，并使用布尔运算中的Subtract减去鱼群与所述圆形仿真养殖池内水体重合部分；

步骤3：将步骤2得到的几何模型导入Ansys的Meshing板块中进行网格划分，使用四面体网格对所述圆形仿真养殖池进行网格划分，在设置网格尺寸时同时采用CaptureCurvature和Capture Proximity划分方式，网格尺寸为0.02m，最大网格尺寸设置为0.05，采用Capture Curvature和Capture Proximity划分方式既可以控制曲面网格变化，又可以控制几何狭窄处的网格层数；

步骤4：利用Fluent对步骤3得到的网格文件进行数值模拟，模拟所述圆形仿真养殖池内鱼体在养殖池内在一定时间内从静止到运动的流态；将网格文件导入Fluent后进行参数设定，包括流体材料、RNG k-ε模型、设定压力的亚松弛因子、动量的亚松弛因子、湍动能和湍流耗散率的亚松弛因子；利用Fluent进行数值模拟时，选用瞬态方式进行求解，初始条件为：进水口inlet速度v＝1m/s，出水口设置为outlet压力出口；

数值模拟包括建立单向流-固耦合计算模型，其中，流体材料设置为液态水；单向流-固耦合计算模型中，连续相和离散相均采用压力隐式求解方法，选用Coupled方式对压力和速度进行耦合，压力、动量基于二阶迎风离散格式求解，湍动能、湍流耗散率基于二阶迎风离散格式求解，设定压力的亚松弛因子为0.3，动量的亚松弛因子为0.7，湍动能和湍流耗散率的亚松弛因子为0.8；

同时，在Fluent中通过Compile选项基于鲹科波动方程编译所述三维鱼体仿生模型运动的UDF宏文件，并采用动网格技术中的扩散光顺和网格重构方法，在瞬态环境下，使包括五条所述三维鱼体仿生模型的鱼群实现在所述圆形仿真养殖池内进行原地摆尾运动；扩散光顺和网格重构方法的扩散系数设置为1.5；

步骤4中，鱼体进行原地摆尾运动时，鱼体前2/3轻微摆动，后1/3做正弦摆动，摆动周期T＝1s；

步骤5：模拟完成后，进入CFD-POST对在Fluent中计算完毕的数值模拟结果进行后处理，表现鱼群原地摆尾运动对所述圆形仿真养殖池内水动力、流场产生的影响：

(1)通过截取数值模拟的瞬态过程生成涡量图表现鱼群原地摆尾运动对所述圆形仿真养殖池内水动力的影响：选取t＝3T/4时刻鱼群三维尾流结构，在CFD-POST中，Location处选择Vortex core region，在Geometry的Method中选择Vorticity生成涡量图，同时调节涡量水平至0.015，速度范围选择由用户自定义；

(2)通过截取数值模拟的瞬态过程生成养殖池剖面处理速度云图表现鱼群原地摆尾运动对所述圆形仿真养殖池内流场的影响：选取t＝0、t＝8T、t＝16T、t＝24T四个时刻，在CFD-POST中，Location处选择Plane，同时确定平面位置为Y＝0.1，在Geometry的Variable中选择所示云图为速度云图，速度范围选择由用户自定义，分别生成四个时刻对应的养殖池剖面处理速度云图；

(3)量化表现鱼群原地摆尾运动导致的所述圆形仿真养殖池内流场变化情况：在距离所述圆形仿真养殖池底高0.1m的水平线上按照间隔0.1m取9个监测点，选取t＝8T时刻，通过CFD-POST中的Polyline导出各监测点流速。

2.根据权利要求1所述的循环水养殖系统鱼群运动对养殖池内水动力及流场影响的研究方法，其特征在于，所述三维鱼体仿生模型的鱼体长10cm，最大宽度b＝0.8cm，最大高度h＝3.7cm；所述圆形仿真养殖池直径L＝1m，水深H＝0.2m；所述圆形仿真养殖池的两个进水管相对设置且竖直设置于养殖池内壁，所述进水管沿竖直方向均匀开设9个进水孔，所述进水孔中心距池壁距离C＝0.01m。

3.根据权利要求1所述的循环水养殖系统鱼群运动对养殖池内水动力及流场影响的研究方法，其特征在于，步骤1中，按照实际循环水养殖池与仿真养殖池10:1的比例进行缩放得到所述圆形仿真养殖池；所述三维鱼体仿生模型从Solidworks中导出后另存为IGES格式文件。

4.根据权利要求1所述的循环水养殖系统鱼群运动对养殖池内水动力及流场影响的研究方法，其特征在于，步骤2中，将所述三维鱼体仿生模型的IGES格式文件导入Geometry中，并通过坐标改变移动所述三维鱼体仿生模型至所述圆形仿真养殖池内。

5.根据权利要求1所述的循环水养殖系统鱼群运动对养殖池内水动力及流场影响的研究方法，其特征在于，步骤3还包括：对所述圆形仿真养殖池内的鱼体及进水口和出水口进行网格加密处理，其他流体区域不做网格加密处理，并对各鱼体及进水口和出水口进行命名。

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