I sistemi di allevamento ittico in mare che utilizzano recinti a rete sono duri per l'ambiente e per i pesci. Una gabbia chiusa può migliorare il benessere dei pesci, ma l'acqua di mare fresca deve essere fatta circolare continuamente attraverso la gabbia. Però, le onde dell'oceano possono far sì che l'acqua in circolo si riversi all'interno della gabbia, creando movimenti violenti e mettendo in pericolo la gabbia e il pesce.

Uno studio che utilizza un sistema di contenimento del pesce modello in scala è riportato in Fisica dei fluidi . Lo studio mostra perché sorgono movimenti violenti e come ridurli al minimo.

Le correnti delicate possono essere mantenute artificialmente all'interno di gabbie cilindriche chiuse sviluppate per l'allevamento del salmone. La corrente viene prodotta iniettando acqua di mare attraverso ugelli laterali, creando un flusso circolare all'interno. La portata massima non deve superare la velocità di nuoto critica alla quale il salmone può nuotare comodamente per un periodo di tempo prolungato.

Mentre questa corrente artificiale migliora la salute dei pesci, influenza anche le frequenze naturali di sloshing che possono essere eccitate all'interno della gabbia galleggiante dalle onde dell'oceano. Questi violenti movimenti si verificano anche quando onde relativamente piccole colpiscono la gabbia, poiché il fenomeno della risonanza amplifica il moto ondoso.

"Nella letteratura scientifica, problemi simili di comportamento fluidodinamico nei serbatoi rotanti sono stati riscontrati solo negli studi di stabilità e controllo dei serbatoi di carburante per missili, turbine a gas, e centrifughe, " ha detto il coautore Claudio Lugni.

"Non è semplice applicare i risultati sui carri armati a razzo ai carri armati di acquacoltura, ", ha affermato il co-autore Andrei Tsarau.

Per affrontare questo problema, un modello in scala di una gabbia cilindrica per pesci era attaccato a un impianto meccanico che poteva spostare il cilindro da un lato all'altro. Il modello in scala era parzialmente riempito d'acqua e includeva ugelli per iniettare una corrente circolare artificiale.

Quando il sistema è stato fatto oscillare lateralmente dal rig, iniziarono i movimenti scroscianti e furono monitorati da sensori nel serbatoio.

"A seconda della frequenza di forzatura, nell'esperimento sono stati osservati vari regimi di sloshing caratterizzati da diverse forme d'onda e ampiezze sulla superficie libera del liquido, " ha detto Lugni.

Sono stati effettuati studi computazionali e teorici con e senza la corrente rotante e confrontati con l'esperimento. I ricercatori hanno scoperto che il violento sbattere osservato quando il liquido nel cilindro non viene fatto circolare può essere soppresso alle stesse frequenze di eccitazione se il liquido viene ruotato a velocità angolari sufficientemente elevate.

Questo effetto può essere vantaggioso per gabbie relativamente piccole con un raggio inferiore a 10 metri in condizioni di sciabordio forzato. In tali gabbie, il liquido può essere ruotato ad una velocità angolare sufficientemente elevata senza costringere il pesce a nuotare a velocità superiori al limite critico.

"Per gabbie più grandi, la stessa velocità angolare porterebbe a velocità di flusso troppo elevate per il pesce, " disse Zarau.