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为解决养殖船养殖中饲料分配不均导致的鱼类竞争、饲料质量下降等问题，研究人员基于离散元模型（DEM）开展养殖船饲料盘饲料分布研究。结果表明，适当提高转速和高度可提升均匀性，确定了最佳投喂参数。为养殖船投喂设备研发提供参考。
在深海养殖的广阔领域中，养殖船作为一种创新的养殖模式，正逐渐崭露头角。这些养殖船宛如一座座移动的 “海上农场”，承载着多个养殖水箱，在近海海域培育着如大黄鱼、三文鱼等高价值鱼类。然而，随着养殖规模的扩大，一系列问题也接踵而至。由于养殖水箱体积庞大，频繁的投喂作业让养殖人员疲惫不堪，劳动强度居高不下。更为关键的是，饲料分布均匀性问题严重影响着养殖效益。
想象一下，在狭小的养殖空间里，过度投喂或饲料过于集中，鱼儿们便会疯狂聚集争抢食物。这不仅会导致水中氧气迅速耗尽，让鱼儿们陷入缺氧的困境，还会引发它们行为混乱，甚至跳出水面。长期如此，鱼群个体差异会越来越明显，部分鱼还可能患上肠道和肝胰腺炎症，死亡率上升，最终使得养殖产品质量大打折扣，经济效益也随之锐减。为了解决这些难题，来自未知研究机构的研究人员开展了一项极具意义的研究，相关成果发表在《Aquacultural Engineering》上。
研究人员主要运用了离散元模型（DEM）这一关键技术方法。离散元模型是一种数值模拟方法，它不依赖于预先设定的网格，而是直接计算离散颗粒之间的接触力和运动，在模拟颗粒系统和材料力学方面具有独特优势。通过这种方法，研究人员对饲料从进入投喂口，到被旋转盘带动、脱离圆盘、在重力作用下下落直至到达水面的整个过程进行了模拟研究。
投喂盘的结构和工作原理
养殖船通常配备自动化投喂系统。在船的顶部安装有甲板，甲板中心设有底板，底板上铺设轨道方便饲料储存车移动。甲板两侧均匀分布着养殖隔间，隔间上方有支架，支架内安装有滑轨，投喂盘可沿滑轨纵向移动至各个养殖隔间上方，以便进行投喂作业。
转速对饲料颗粒分布的影响
研究人员首先探究了投喂盘转速对饲料颗粒分布的影响。在实验中，设定投喂盘底部距离颗粒落点 2 米，且颗粒初始速度为 0。将投喂盘的转速分别设置为 0rpm、5rpm、10rpm、15rpm、20rpm、25rpm、30rpm、35rpm 和 40rpm。研究发现，当转速为 0rpm 和 5rpm 时，颗粒分布明显分为两部分；而当转速在 0rpm 至 40rpm 之间逐渐增大时，在下落高度为 2 米、颗粒无初始速度的情况下，转速越大，饲料颗粒分布得越广泛、均匀。这表明适当提高投喂盘转速，有助于实现更均匀的饲料分布。
水面高度对饲料颗粒分布的影响
虽然文中未详细描述水面高度实验的具体设置，但研究表明，当下落高度设置在 0 米至 3.5 米之间时，同样对饲料颗粒分布产生影响。适当增加下落高度能够提高饲料分布的均匀性，还能扩大饲料的分散范围。研究人员进一步确定，当投喂盘的下落高度为 2 米、转速为 20rpm 时，可达到最佳投喂效果。
船摇对饲料颗粒分布的影响
为评估船摇对饲料分布的影响，研究人员通过设置初始颗粒速度来模拟不稳定海况下的情况。当初始颗粒速度为 0.75m/s 时，研究发现将转速提高到 20rpm，能够增强饲料分布的均匀性。这一结果为在实际海上养殖作业中，应对船摇等不稳定因素提供了重要的参考依据。
综上所述，该研究通过基于离散元模型（DEM）的模拟研究，深入分析了影响养殖船饲料分布均匀性的多种因素。研究结果明确了转速、水面高度和初始颗粒速度等因素对饲料分布的影响规律，确定了最佳投喂参数，即下落高度 2 米、转速 20rpm。这一研究成果为养殖船旋转投喂盘的设计和运行参数优化提供了宝贵的理论依据，有助于推动养殖船投喂设备的研发，提高养殖效率，减少资源浪费和环境污染，对促进深海养殖产业的可持续发展具有重要意义。同时，该研究方法也为后续相关领域的研究提供了新的思路和参考，有望在更多实际应用场景中发挥作用，助力整个水产养殖行业迈向新的发展阶段。
