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为解决传统网箱在深海养殖的难题，研究人员以隔舱式半潜桁架网箱为对象，结合 CFD 理论和多孔介质方法探索其流场、阻力分布及扭矩。结果表明隔舱影响流速分布等，该研究对指导养殖工程设备设计优化意义重大。
在海洋资源开发与利用的浪潮中，水产养殖业占据着重要地位。然而，传统的水产养殖网箱正面临着严峻的挑战。那些由弹性浮圈和柔性网片组成的传统网箱，在极端的海流和海浪面前显得不堪一击。当汹涌的海流和澎湃的海浪来袭时，网箱的材料特性使得它极易发生显著变形，甚至遭受损坏，根本无法适应深海区域复杂恶劣的环境 。与此同时，近岸高密度养殖带来的环境污染问题也日益严重。在那些近岸养殖区域，海水无法及时有效地进行交换，污染物不断累积，氧气逐渐耗尽，有害物质急剧增加，这对鱼类的养殖环境构成了严重威胁，水产养殖业的可持续发展陷入困境。
在这样的背景下，深海养殖应运而生，成为拯救水产养殖业的 “希望之星” 。为了能在深海极端环境中立足，养殖设施被设计成具有潜水功能且结构强度更高的样式，以此来抵御海浪、海流，尤其是台风的侵袭。众多深海网箱纷纷被设计并应用，但它们的可靠性和安全性仍需时间的检验。其中，网箱水动力学研究中的流速和流体力分布特性至关重要，这不仅关乎鱼类自身的生存环境，还对养殖环境有着深远影响，比如溶解氧、残饵和粪便的分布。不过，对于新型深海养殖平台内部的流速和流体力，目前的研究还比较少。在此关键时刻，国内研究人员针对这些问题展开了深入研究，相关成果发表在《Aquacultural Engineering》上。
研究人员以深海半潜桁架网箱 “Ocean Farm one” 的物理模型为研究对象，采用 1:120 的比例。该网箱整体结构高 69 米、直径 110 米，由主要刚性结构和渔网构成。研究设置了两种隔舱形式，即 Configuration 1 将网箱内部分为 8 个养殖舱，Configuration 2 分为 9 个养殖舱。研究运用计算流体动力学（CFD）理论和多孔介质方法，对网箱的流速、阻力分布和扭矩进行探索 。为确保研究结果的准确性，研究人员从网格收敛、速度分布和阻力幅值三个方面对数值模型进行了验证。
流场分布研究
研究人员借助多孔介质模型，探究不同隔舱配置下网箱内流速的变化情况。从宏观角度来看，C0、C1 和 C2 三种情况下，网箱上游均出现了缓流区域，且面积大致相同。深入分析发现，隔舱对网箱内流速分布影响显著。在三种情况中，径向网片配置（C1）对流速的阻尼效果最为显著，网箱内部流速衰减至 58.1%；九网格布局（C2）次之，衰减至 49.6%；而无内网情况（C0）的影响最小，流速衰减至 43.3% 。这一结果表明，合理设计隔舱结构能够有效调节网箱内的水流速度，为鱼类创造更适宜的生存环境。
阻力分布研究
研究人员对网箱各部件所受阻力进行了详细分析。结果显示，内网和侧网所受阻力最大，分别占比 22.5% 和 20.1%；厚立柱所受阻力占比 11.8%；中间横撑所受阻力最小，仅占 3.1% 。就总阻力而言，C1 所受阻力高于 C0 和 C2，但 C1 和 C2 之间的阻力差异较小，不到 1.5% 。这一发现为网箱结构的优化设计提供了重要依据，在保证网箱整体性能的前提下，可以通过调整各部件的结构和布局，降低网箱所受阻力，提高其稳定性和安全性。
扭矩研究
研究还关注了网箱所受扭矩的情况。研究发现，C1 和 C2 所受扭矩高于 C0，不过 C1 和 C2 的扭矩幅值差异不大。同时，研究人员观察到一个有趣的现象：内网的存在使得扭矩方向从顺时针变为逆时针的位置，沿 z 轴正方向移动了约 1.0 cm 。这一现象揭示了内网与流场之间复杂的相互作用关系，对于深入理解网箱在水流中的力学行为具有重要意义。
综上所述，该研究全面深入地分析了隔舱式半潜桁架网箱的流速、阻力和扭矩变化情况。通过详细研究不同隔舱配置对网箱水动力特性的影响，为实际水产养殖工程设备的设计和优化提供了关键的理论依据和数据支持。这不仅有助于提升深海养殖网箱的性能，保障养殖鱼类的生存环境，还能推动水产养殖业朝着更加高效、可持续的方向发展，在深海养殖领域具有重要的应用价值和广阔的发展前景。
