【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及养殖池流场模拟，具体而言，尤其涉及一种循环水养殖池内鱼群运动对流场分布影响的模拟方法。
技术介绍
1、养殖池内鱼群的运动对流场分布的影响是一个极为复杂的水动力学问题。已有的研究者多采用单条鱼摆尾运动对流场的影响进行模拟，沿用该方法来模拟鱼群运动行为对流场的影响，需要建立多个鱼体，这无疑增加了计算量，消耗巨大的计算资源，且鱼的数量达到一定程度后，现有的计算设备已无法计算。此外，已有研究者采用动网格的方法来模拟鱼体运动对流场的影响，该方法需要加密鱼体附近的网格，增加了计算量，且鱼体过大的运动极易造成计算结果发散，对网格质量要求极为严格。
2、有鉴于此，本专利技术提供一种循环水养殖池内鱼群运动对流场分布影响的模拟方法。
技术实现思路
1、根据上述提出的不足，而提供一种循环水养殖池内鱼群运动对流场分布影响的模拟方法。本专利技术主要利用多孔介质区域模拟鱼群，采用网格区域整体运动来模拟鱼群的运动行为，极大的提高了计算效率，避免了鱼群运动造成网格变形过大而发散的现象，以小的计算代价实现了鱼群运动对养殖池内流速分布的影响。
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、本专利技术提供了一种循环水养殖池内鱼群运动对流场分布影响的模拟方法，包括：
4、建立养殖池模型，构建所述养殖池模型的湍流控制方程；
5、在所述养殖池模型内，基于多孔介质理论建立养殖鱼群数值模型，构建所述养殖鱼群数值模型的鱼群多孔介质控制方程；
6、根据所
7、对所述养殖池模型和所述养殖鱼群数值模型进行计算域网格剖分；
8、基于所述计算域网格剖分，构建区域网格运动控制方程，用于采用网格区域运动控制所述养殖鱼群数值模型运动；
9、设置边界条件；
10、基于有限体积法离散计算域并采用simple算法根据所述边界条件、所述循环水养殖池和养殖鱼群水动力控制方程和所述区域网格运动控制方程进行迭代，得到模拟结果。
11、优选地，所述湍流控制方程，按照以下方式计算：
12、
13、
14、
15、
16、其中，为涡粘度，为第一经验常数，为流体密度，为湍动能，为比耗散率，为时间，为沿i方向的坐标，为i方向流体速度，为沿j方向的坐标，为动力粘度，为经验常数，为浮力产生的湍动能，为第二经验常数，为第三经验常数，为第四经验常数，为浮力产生的比耗散率，为j方向流体速度，为k方向流体速度，为沿k方向的坐标。
17、优选地，所述鱼群多孔介质控制方程，按照以下方式计算：
18、
19、其中，为源项，为粘滞阻力系数，为动力粘度，为j方向流体速度，为惯性阻力系数，为流体密度，为流体速度的幅值。
20、优选地，所述粘滞阻力系数，按照以下方式计算：
21、
22、其中，为所述养殖鱼群数值模型的法向粘性阻力系数，为所述养殖鱼群数值模型的切向粘性阻力系数。
23、优选地，所述惯性阻力系数，按照以下方式计算：
24、
25、
26、
27、
28、
29、其中，为所述养殖鱼群数值模型的法向惯性阻力系数，为所述养殖鱼群数值模型的切向惯性阻力系数，为所述养殖鱼群数值模型的厚度，为拖曳力，为升力系数，，为所述养殖鱼群数值模型的倾斜攻角，为所述养殖鱼群数值模型的密实度。
30、优选地，所述循环水养殖池和养殖鱼群水动力控制方程，按照以下方式计算：
31、
32、
33、其中，为流体密度，为时间，为i方向流体速度，为沿i方向的坐标，为j方向流体速度，为沿j方向的坐标，为压强，为i方向重力加速度，为动力粘度，为涡粘度，为源项。
34、优选地，所述基于所述计算域网格剖分，构建区域网格运动控制方程，包括：
35、所述养殖池模型内包括所述养殖鱼群数值模型和流体区域；所述养殖鱼群数值模型与所述流体区域采用滑移网格的方式进行相对运动；
36、所述区域网格运动控制方程，按照以下方式计算：
37、
38、
39、
40、其中，为第n+1时刻的单元体积，为第n时刻的单元体积，为时间，为体积单元，为流体密度，为标量，为所述第n+1时刻，为所述第n时刻，为网格数量，为滑移网格速度，为标号为j的面的向量。
41、优选地，所述基于有限体积法离散计算域并采用simple算法根据所述边界条件、所述循环水养殖池和养殖鱼群水动力控制方程和所述区域网格运动控制方程进行迭代，包括：
42、压力和动量采用二阶迎风格式、湍动能和比耗散率采用一阶迎风格式进行离散；
43、当计算残差小于0.001时，达到收敛条件，进行下一步迭代计算；
44、当达到计算指定时间，迭代结束，得到所述模拟结果。
45、较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
46、1、本专利技术提供的一种循环水养殖池内鱼群运动对流场分布影响的模拟方法，基于多孔介质理论建立养殖鱼群数值模型就是采用多孔介质模型模拟养殖池内的鱼群，通过多孔介质系数来模拟鱼群对水流的阻尼效用，避免模拟鱼群的单个鱼体而造成巨大的网格数量，从而增加计算量。
47、2、本专利技术提供的一种循环水养殖池内鱼群运动对流场分布影响的模拟方法，采用区域网格运动的方法实现了对鱼群整体运动行为的控制，忽略鱼群中单个鱼体的运动行为，从而加快了计算效率，使得计算鱼群运动对流场分布影响成为可能。
48、3、本专利技术提供的一种循环水养殖池内鱼群运动对流场分布影响的模拟方法，采用滑移网格的方式实现鱼群和流体区域之间的相对运动，避免了采用动网格引起的网格变形过大而发散的问题。
49、4、本专利技术提供的一种循环水养殖池内鱼群运动对流场分布影响的模拟方法，可以快速准确的计算鱼群运动对养殖池内流速分布的影响，节省大量的人力、物力和财力，为循环水养殖池的设计和优化提供参考数据，具有实际工程意义。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种循环水养殖池内鱼群运动对流场分布影响的模拟方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种循环水养殖池内鱼群运动对流场分布影响的模拟方法，其特征在于，所述湍流控制方程，按照以下方式计算：
3.根据权利要求1所述的一种循环水养殖池内鱼群运动对流场分布影响的模拟方法，其特征在于，所述鱼群多孔介质控制方程，按照以下方式计算：
4.根据权利要求3所述的一种循环水养殖池内鱼群运动对流场分布影响的模拟方法，其特征在于，所述粘滞阻力系数，按照以下方式计算：
5.根据权利要求3所述的一种循环水养殖池内鱼群运动对流场分布影响的模拟方法，其特征在于，所述惯性阻力系数，按照以下方式计算：
6.根据权利要求1所述的一种循环水养殖池内鱼群运动对流场分布影响的模拟方法，其特征在于，所述循环水养殖池和养殖鱼群水动力控制方程，按照以下方式计算：
7.根据权利要求1所述的一种循环水养殖池内鱼群运动对流场分布影响的模拟方法，其特征在于，所述基于所述计算域网格剖分，构建区域网格运动控制方程，包括：
8.根据权利要求1所述
...【技术特征摘要】
1.一种循环水养殖池内鱼群运动对流场分布影响的模拟方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种循环水养殖池内鱼群运动对流场分布影响的模拟方法，其特征在于，所述湍流控制方程，按照以下方式计算：
3.根据权利要求1所述的一种循环水养殖池内鱼群运动对流场分布影响的模拟方法，其特征在于，所述鱼群多孔介质控制方程，按照以下方式计算：
4.根据权利要求3所述的一种循环水养殖池内鱼群运动对流场分布影响的模拟方法，其特征在于，所述粘滞阻力系数，按照以下方式计算：
5.根据权利要求3所述的一种循环水养殖池内鱼群运动对流场分布影响的模拟方法，其特征在于，所述惯性...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。