養殖水槽のシミュレーション
主題大綱
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科学的な根拠に基づいた養殖を行うことで、持続可能で安定的な食糧生産（SDGs２）に役立つと考えています。
国連では2021年からの10年間を、「海洋科学の10年」に定めて、SDGsに貢献することを目指しています。国連が定める海洋科学には、水産漁業の分野も含まれます。
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現在、養殖による生産量は大きく増加しています。
最近では、世界的にみると、漁船漁業による生産量を上回りました。
当研究室では、養殖の生産効率化を目的として、シミュレーション研究を行っています。
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完全養殖では、種苗生産（孵化から仔魚期まで）における死亡率が最も高く、大量生産のネックになっています。
仔魚期では、遊泳力が低いことから、水槽内の流れに影響を受けやすく、沈降死（水槽底面にぶつかり、傷がついて斃死する現象）が発生しやすいことで知られています。
沈降死を防ぐためには、水槽内の流場を、急激な下降流が発生しないよう設定してあげる必要があります。
私たちの研究室では、水槽内の飼育環境を改善するために流体シミュレーション（CFD解析）と可視化実験（PIV実験）を用いて、養殖水槽内の流れの可視化に取り組んでいます。
図1 エアレーションによって発生する水槽内の流場
図2 エアレーションによって発生する流場を対象とした可視化実験の様子
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餌のコストは養殖生産において大きく、これを効率的に行うことで、コストを抑制することが期待できます。
現在、魚群行動モデル（Boidモデル、別項参照）と成長モデルを連成して、魚の給餌行動とそれによる成長量のシミュレーションを試みています。
ここでは、以下の2種類（A：広範囲給餌、B：狭い範囲での給餌）で成長の違いについて、シミュレーションで比較しました。
図3 シミュレーションにおける給餌範囲
動画1 給餌条件Aのシミュレーション
動画2 給餌条件Bのシミュレーション
最終的な成長結果を以下に示します。広範囲で給餌（給餌条件A）の方がバラツキが少なくなりました。
今後は、このシミュレーションを活用することで、最も収益が高くなる給餌方法を明らかにしていく予定です。
図4 90日後の飼育結果
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数値シミュレーションを応用した他の研究も見てみましょう。
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