Havsbaserade fiskodlingssystem som använder näthägn är hårt för miljön och fisken. En stängd bur kan förbättra fiskens välbefinnande, men färskt havsvatten måste kontinuerligt cirkuleras genom buren. Dock, havsvågor kan få detta cirkulerande vatten att skvalpa inuti buren, skapa våldsamma rörelser och äventyra buren och fisken.

En studie med användning av ett fiskinneslutningssystem i skalmodell rapporteras i Vätskans fysik . Studien visar varför våldsamma slaskande rörelser uppstår och hur man kan minimera dem.

Milda strömmar kan artificiellt upprätthållas inuti cylindriska slutna burar utvecklade för laxodling. Strömmen produceras genom att injicera havsvatten genom munstycken i sidan, skapa ett cirkulärt flöde inuti. Den maximala flödeshastigheten bör inte överstiga den kritiska simhastighet med vilken laxen kan simma bekvämt under en längre tid.

Även om denna konstgjorda ström förbättrar fiskens hälsa, det påverkar också de naturliga frekvenserna av skvalp som kan exciteras inuti den flytande buren av havsvågor. Dessa våldsamma slaskande rörelser uppstår även när relativt små vågor träffar buren, eftersom resonansfenomenet förstärker vågrörelsen.

"I den vetenskapliga litteraturen, liknande problem med vätskedynamiskt beteende i snurrande tankar har endast hittats i studier av stabilitet och kontroll av raketbränsletankar, gasturbiner, och centrifuger, ", sa medförfattaren Claudio Lugni.

"Det är inte okomplicerat att tillämpa resultat om rakettankar på vattenbrukstankar, " sa medförfattaren Andrei Tsarau.

För att lösa detta problem, en skalenlig modell av en cylindrisk fiskbur fästes på en mekanisk rigg som kunde flytta cylindern från sida till sida. Skalmodellen var delvis fylld med vatten och inkluderade munstycken för att injicera en konstgjord cirkulär ström.

När systemet svängdes i sidled av riggen, slaskande rörelser började och övervakades av sensorer i tanken.

"Beroende på forceringsfrekvensen, olika svallningsregimer som kännetecknas av olika vågformer och amplituder på den fria ytan av vätskan observerades i experimentet, sa Lugni.

Beräknings- och teoretiska studier med och utan den roterande strömmen genomfördes och jämfördes med experimentet. Utredarna fann att det våldsamma skvalpet som observeras när vätskan i cylindern inte cirkuleras kan undertryckas vid samma excitationsfrekvenser om vätskan roteras med tillräckligt höga vinkelhastigheter.

Denna effekt kan vara fördelaktig för relativt små burar med en radie som är mindre än 10 meter under påtvingade förhållanden. I sådana burar, vätskan kan roteras med tillräckligt hög vinkelhastighet utan att tvinga fisken att simma i hastigheter över deras kritiska gräns.

"För större burar, samma vinkelhastighet skulle leda till för höga flödeshastigheter för fisken, sa Tsarau.