基于STAR-CCM+的圆形循环水养殖池进水管布设位置优化

摘要

为探究圆形循环水养殖池进水管布设位置对池内的流场分布以及残饵粪便等固体颗粒物排出的影响.该研究基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术,采用STAR-CCM+软件系统地模拟进水管在常见布设角度(θ=0°、45°),不同布设位置(d=0、1/8 r、1/4 r、3/8 r、1/2 r,d为射流管与池壁的距离,r为养殖池半径)工况下,养殖池内的流场分布特性和固体颗粒物的运动特性,并以固体颗粒物的排出率为主要性能指标,对进水管布设位置进行优化分析.监测了距离池底2、16.5、31 cm(底层、中层、顶层)水层的流场分布特性并利用固-液-气三相流模型详细地模拟了固体颗粒物在养殖池内的运动和汇集过程.结果表明:在水力停留时间为20 min下,进水管设置位置明显影响固体颗粒物的排出率,θ=0°时,当布设距离设置为d=0时,固体颗粒物的排出率最低,其余布设距离工况下,排出率均较高(>90％)且相差不大,在d=3/8 r时取得最大值95.0％;θ=45°时,当布设距离设置为d=1/2 r时,固体颗粒物的排出率最低,其余布设距离工况下,排出率均较高(>90％)且相差不大,在d=0时取得最大值94.3％.因此当进水管布设角度θ=0°时,建议不要贴近养殖池边壁;当进水管布设角度θ=45°时,建议距离养殖池边壁不要超过半径的1/2.研究结果可为优化工厂化圆形循环水养殖池的进水管布设距离提供参考,提升循环水养殖的综合性能.