Wave Response Experiments of Fish Farms

Den globale havbruksnæringen er i en fase med store expansjon. Bærekraftig vekst i havbrukssektoren er en flott mulighet til å sikre sunn mat for mange. Det krever strenge regler og forskrifter, som drar nytte av omfattende testing av nye design og produksjonsprosedyrer. Å lage et forsøksoppsett og måle bølgeresponsen til et oppdrettsanlegg i modelltanken ved NTNU i Ålesund viser at det er mulig å gjennomføre disse forsøkene på et relativt lite anlegg.

Bølgetester med en rekke perioder og bratthet ble utført i modelltanken. Regulære bølger ble generert ved hjelp av en bølgemaker i den ene enden av tanken. Den resulterende bølgehøyden ble målt og sammenlignet med lineær og andreordens bølgeteori. En modell av et oppdrettsanlegg med en antatt modellskala på 1:75 ble laget ved bruk av tilgjenlige materialer. Modellen ble fortøyd i modelltanken og utsatt for regulære bølger med samme perioderområde som i bølgetestene. Den vertikale bevelgelsen til modellen ble målt av et kamerasystem og frekvensrespons ble opnådd. Resultatene ble sammenlignet med en digital simulering i samme skala som den fysiske modellen.

Bølgetestene viste at når bølgebrattheten øker, blir andreordens teori stadig viktigere. Videre ble det klart at ingen av bølgene nådde sin teoretiske bølgehøyde. Det så ut til at denne effekten hovedsakelig er avhengig av bølgeperioden. Det er en mistanke om at selve bølgemakeren er hovedkilden til unøyaktigheter i bølgene. Modelltestene og digital simulering viste begge en frekvensreponskarakterestikk som korrelere med teorien om responsen til flyttende inretninger. Resultatene samsvarte imidlertid ikke med hverandere, og det er mistanke om at dette hovedsakelig skyldes stivhetsparametrene til modellene, som ikke ble undersøkt.

Det konkluderes med at det er mulig å gjennomføre bølgeresponsforsøk i modelltanken ved NTNU i Ålesund. Videre forskning på bølgemiljøet og modellparameterene er imidlertid nødvenlig for å oppnå nøyaktige, reproduserbare resultater.

The global aquaculture industry is in a phase of steady expansion. The sustainable growth of the aquaculture sector is a great opportunity to secure healthy food for many. Ensuring sustainability requires strict rules and regulations, which benefit from extensive testing of new designs and production procedures. Creating an experimental setup and measuring the wave motion response of a fish farm in the model tank at NTNU in Ålesund shows that it is possible to conduct these experiments at a relatively small facility.

Wave tests with a range of wave periods and wave steepness were carried out in the model tank. Regular waves were created using a single-flap wave maker at one end of the tank. The resulting wave height was measured using a wave probe and the measurements were compared to linear and second-order wave theory. A physical model of a fish farm with an assumed model scale of 1:75 was created using widely available materials. The model was moored in the model tank and subjected to regular waves with the same period range as in the wave tests. The vertical motion of the model was measured using a motion-tracking camera system, and the frequency response characteristics were obtained. The results were compared to a digital simulation in the same scale as the physical model.

The wave tests showed that when the wave steepness increases, second-order theory becomes increasingly important. Furthermore, it became clear that none of the waves reached their theoretical wave height. It appeared this effect is mostly dependent on the wave period. It is suspected that the wave flap itself is the main source of inaccuracies in the waves. The model tests and digital simulation both showed a frequency response characteristic that correlates with the theory on the response of floating structures. However, the results did not correspond to each other. It is suspected that this is mainly due to the stiffness parameters of both models, which were not researched.

It is concluded that conducting wave response experiments in the model tank at NTNU in Ålesund is possible. However, further research into the wave environment and model parameters is required to obtain accurate, reproducible results.