近海桁架网箱养殖中非球形饲料颗粒运移的离散元模拟：模型构建与应用价值

本研究通过计算流体动力学-离散元法（CFD-DEM）框架，结合非球形阻力模型，系统分析了不同长径比饲料颗粒在桁架网箱中的运移规律。研究发现颗粒斯托克斯数（St?1）表明其运动受流场主导，长径比显著影响旋转动力学与滞留时间，为优化饲料几何形态、提升水产养殖效率提供了重要理论依据。

　　

Model description

近海养殖网箱系统设计呈现多样化趋势（Xie等，2025；Bi等，2025；Ma等，2022）。本研究模型基于中国长海在建的桁架网箱，计算域深度和流速依据当地水文条件设定。采用1:1比例建立了全尺寸几何模型，该网箱结构为规则八边形设计...

Validation of the netting model

网衣面板与来流间的攻角呈非均匀分布，在网箱结构不同位置存在显著差异（图9）。这种空间变化要求数值模型需覆盖代表性攻角范围的实验数据进行验证。为验证多孔介质模型在不同来流攻角下的准确性（公式14、15），本研究采用...

Results and discussion

流体中颗粒沉降是由分散固相与连续流体相密度差主导的基础物理过程（Ayeni等，2020）。在网箱特定环境中，该运移机制还受重力、浮力、环境流速及网箱几何构型等多因素制约。为阐明颗粒形状影响机制...

Conclusion

优化饲料颗粒几何形态对提升近海养殖饲料利用效率和降低运营成本至关重要。本研究采用桁架网箱探究不同形状颗粒在养殖过程中的行为，成功开发并验证了CFD-DEM数值框架，揭示了颗粒沉降与扩散的复杂运移机制。主要结论如下：...