魚類養殖用水槽における水流シミュレーションモデルの構築

• 担当機関: （独）水産総合研究センター 水産工学研究所
• 研究期間: 2013～2013
• 研究担当者: 田丸修; 三好潤; 大村智宏
• 発行年度: 2014
• 要約: 魚類養殖現場における僅かな環境変化が、魚類の生残率や孵化率の低下を招くことがある。これは水槽内の流場変化やそれに伴う温度分布、酸素濃度の変化等が原因とされている。しかしながら、水槽内における詳細な水流計測は困難であり、養殖水槽内の流場を明らかにした例はほとんどない。そのため、数値流体力学を用いて魚類養殖水槽における流場の可視化を行うシミュレーションモデルを構築した。
• 背景・ねらい: 魚類養殖現場において、水槽の形状、規模、給排水等による僅かな環境変化が、魚類の生残率や孵化率の低下に繋がってしまうことがある。これは、水槽内の流場変化や、それに伴う温度分布、酸素濃度の変化等が原因になっているものとされている。しかしながら、水槽内における詳細な水流計測は非常に困難であるため、魚類養殖水槽内の水流変化を明らかにした例はほとんどない。本研究では、造船分野や自動車設計の分野において広く用いられている数値流体力学手法（以下，CFDとする）を用いて、魚類養殖水槽内における水流変化の予測を容易に行うためのシミュレーションモデルの構築、およびシミュレーション条件を変化させた場合の流場変化の可視化を行った。
• 成果の内容・特徴: 有限体積法を用いた数値流体解析を行うため、水槽形状の再現、計算メッシュの分割、流体シミュレーション、結果の解析を統合して扱うことのできるツールであるANSYSを用いた。本シミュレーションモデルを構築したことで、水槽の形状、大きさ、給排水条件、エアレーション条件等を高い自由度で変化させ、なおかつそれらの変化に伴う流場の変化を可視化することが可能になった。また、計算結果とPIVを用いた水槽模型の実測結果は大まかに一致していた。
• 成果の活用面・留意点: 特定の水槽や運用条件だけでなく、様々な水槽養殖に対する水流シミュレーションを行うことが可能になった。また、平成26年度より水産庁委託事業「ウナギ種苗の大量生産システムの実証事業」において、本シミュレーションモデルを活用したウナギ種苗の大量生産に効率的な流場設計を進めている。
• 研究内容: http://fra-seika.fra.affrc.go.jp/~dbmngr/cgi-bin/search/search_detail.cgi?RESULT_ID=4772&YEAR=2014