Til hovedinnhold

RACE Strøm på lokalitetsskala

RACE Strøm på lokalitetsskala

Publisert 17. juni 2015

RACE Strøm på lokalitetsskala er et strategisk prosjekt ved SINTEF Fiskeri og havbruk som skal øke vår forståelse av strømbildet i og mellom merder i havbruksanlegg. Strømbildet påvirkes av anleggets oseanografiske omgivelser og plassering av merdene, fiskebiomasse, begroingstilstand, bølgeforhold og andre miljøforhold. I prosjektet vil vi kombinere tre tilnærminger – fullskala målinger i felt, fysisk modellering i lab og numerisk modellering.

Foto: ACE

Prosjektets mål er å utnytte fullskalafasilitetene ved ACE for å oppnå en helhetlig forståelse av samspillet mellom strømdynamikk i stor skala, på lokalitetsskala og i og rundt enkeltmerder.

Videre

  • Formidle kunnskapen som etableres til industrien gjennom populærvitenskapelige publikasjoner, samt å dokumentere den gjennom vitenskapelige publikasjoner.
  • Styrke samarbeidet mellom fagfeltene for numerisk modellering og eksperimentell forskning i fullskala og modellskala, for å styrke vår helhetlige forståelse av dynamikken.

Prosjektet er avhengig av tilgang til fullskala fasiliteter ved ACE med både stor og liten biomasse for å kunne gjennomføres. Resultatene av prosjektet forventes å gi en betydelig forbedret beskrivelse av de lokale strømforholdene, sedimenteringsforholdene under forskjellige deler av anlegget, bedre strømprognoser, og bedre inngangsverdier for beslutningsstøttesystemer for daglig drift og større operasjoner.

Les om ACE her.

Prosjektet er delt i fire arbeidspakker:

AP 1: Modellskala forsøk

AP-leder: Pål Lader

Aktivitet 1.1: Skaleringsrutiner 

For en konvensjonell nettbasert merd vil krefter og respons i bølger og strøm være avhengig av både massekrefter, viskøse krefter og gravitasjonskrefter. Samspillet mellom disse kraftbidragene vil variere for flyteren, nedloddingssystemet og nettet, og dette vanskeliggjør modellforsøk med slike konstruksjoner, og gjør det krevende og sammenstille data fra modellforsøk med fullskala målinger. Det finnes per i dag mye måledata for krefter og respons av merder ved SFH. Både modellskala og fullskala målinger er tilgjengelig, men de er ikke systematisert og sammenstilt.

Alle disse dataene skal samles og sammenstilles. Med bakgrunn i dataene skal rutinene for forsøksdesign og tolkning av forsøksdata gjennomgås.

Aktivitet 1.2: Fler-merd konfigurasjon i strøm og bølger

Det finnes nesten ikke publiserte målinger av strømningsbildet i og rundt en matrise av merder. Det eksisterer en god del punktmålinger i slike anlegg i fullskala, og det er også gjort en del målinger på strømningsbildet rundt enkeltmerder. Global og lokal respons av større anlegg i bølger er heller ikke undersøkt eksperimentelt.

I denne aktiviteten vil fokus være på å frambringe gode detaljerte målinger av i) strømningsbildet og ii) dynamisk respons i en fler-merd konfigurasjon. Hovedaktiviteten vil være en serie modellforsøk med fler-merd konfigurasjoner i bølger og strøm.

AP 2: Fullskala målekampanje og databehandling

AP-leder: Finn Are Michelsen
Deltakere: Participants: Kevin Frank, Pascal Klebert, Morten Alver, Zsolt Volent, Grim Eidnes, Guttorm Lange, Magnus Oshaug Pedersen

Aktivitet 2.1: Etablering av målemetoder

Måledata er blant annet viktig ved validering av modelldata og assimilering av modeller. Denne aktiviteten skal danne grunnlaget for valg av målemetoder og planlegge aktivitet 2.2.

Aktivitet 2.2: Fullskala målekampanje og databehandling

For å etablere et tilstrekkelig godt datasett for strøm, bølger og begroing i full skala er det behov for et omfattende måleprogram over lengre tid. Ved å overvåke disse parameterne over minst en hel produksjonssyklus får vi data som representerer de fleste kombinasjoner av disse tilstandene som vil dekke de fleste relevante forhold. Målekampanjen vil så langt mulig samkjøres med måleprogram i prosjektet RACE: Biomasse- og fôringsteknologi (BIORACER).

Følgende parametere for måling utenfor merdene er aktuelle for målekampanjen: strøm, bølger, turbulens, trykk, temperatur, saltholdighet, oksygen, klorofyll/siktedyp, begroingstilstand på nøter, suspendert materiale, turbiditet og deformasjonskrefter på not målt på strategiske posisjoner utenfor og inne i anlegget.

Dette store måleprogrammet vil bli gjennomført ved ACE sine havbrukslokaliteter.

AP 3: Numerisk modellering

AP-leder: Ole Jacob Broch
Deltakere: Pascal Klebert, Christos Stefanakos, Morten Alver, Finn Are Michelsen, Joakim Haugen

I denne arbeidspakken skal resultatene fra fullskalamålingene brukes til å videreutvikle numeriske strømmodeller på stor (Sulfjorden) og liten (et enkelt oppdrettsanlegg) skala. Havbruksinstallasjoner påvirker strømbildet, og graden av påvirkning avhenger av fiskebiomassen og begroingstilstanden. Dette skal det nå tas hensyn til i modellene. Dermed vil vi få mer realistiske simuleringer av de lokale strømforholdene rundt havbruksinstallasjoner og mer bedre estimater for transport av f.eks. oksygen gjennom anlegget og spredning av partikler (lus, virus og begroing) fra og mellom ulike anlegg.

I prosjektet brukes havmodellen SINMOD (www.sinmod.no) til å beskrive strømforholdene på områdeskala (Sulfjorden og området rundt), mens CFD-verktøy brukes på anleggs- og merdnivå. Havmodellen vil bli koblet med CFD-verktøyet.

Bølger har stor betydning, men er ikke enkle å beskrive på lokalitetsskala. I denne arbeidspakken vil bølgemodellen SWAN (http://swanmodel.sourceforge.net/) bli satt opp og kjørt med SINMOD for å beregne bølgetilstanden.

Data fra fulllskalamålinger er hentet fra et begrenset antall punktmålinger, og pga. manglende kontroll over miljøforholdene (for eksempel bølger og strøm) kan det være vanskelig å tolke disse dataene på en god måte. Ofte ender slike analyser i svært mange antakelser. I AP3 skal skal det lages en ny modul til modellsystemet FhSim (http://www.sintef.no/fiskeri-og-havbruk-as/programvare/fhsim---simulering-av-marine-operasjoner-og-systemer/) som skal bruke tilstandsestimering for å tolke fullskala måledataDette kan så brukes til å analysere konsekvensen de målte parametere har på anlegget og vil derigjennom gi en bedre forståelse for hva målingene faktisk betyr. En slik modul vil være et svært viktig framskritt i forbindelse med tolkning av fullskala målinger.

AP 4: Dr.gradsarbeid: måling og modellering av strøm i merd

AP-leder: Zsolt Volent

Arbeidspakke 4 vil være knyttet til oppgavene til en PhD-stipendiat ved NTNU, og vil gjennomføres i samarbeid med RACE-prosjektet BIORACER.

Forskningsleder

Prosjektvarighet

01.04.2015 - 31.12.2018