人工魚礁流場特征及穩(wěn)定性的數(shù)值模擬研究.pdf

1、海洋漁業(yè)資源是人類社會的巨大財富，但漁業(yè)資源的衰退和和海洋生態(tài)環(huán)境的失衡已逐步成為全球性的問題。海洋牧場成為了新型的海洋漁業(yè)資源開發(fā)方式，人工魚礁建設(shè)是其重要內(nèi)容。人工魚礁能夠改變當(dāng)?shù)氐乃鬟\動，產(chǎn)生上升流和背渦流等多種流態(tài)。上升流能夠改善水層營養(yǎng)物質(zhì)分布，背渦流區(qū)域充滿渦旋且流速緩慢，適合魚類的棲息。人工魚礁能夠聚集魚類，供其繁衍生息。
　　本文綜述了潮流和波浪作用下人工魚礁的流場效應(yīng)及穩(wěn)定性和人工魚礁相關(guān)問題的研究進(jìn)展。目前有

2、關(guān)潮流作用下人工魚礁流場效應(yīng)的評價方法大多以上升流的高度和背渦流的長度為標(biāo)準(zhǔn)，缺乏對魚礁流場效應(yīng)進(jìn)行三維立體的研究。波浪作用下人工魚礁流場效應(yīng)及穩(wěn)定性的研究較少。
　　本文基于 FLUENT軟件建立了數(shù)值水槽，對人工魚礁周圍的流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，并與模型實驗結(jié)果進(jìn)行對比，驗證了數(shù)值水槽的有效性。然后構(gòu)建了數(shù)值波浪水池，對規(guī)則波的傳播、潛堤地形上波浪的傳播及變形和圓柱所受波浪力進(jìn)行了數(shù)值模擬，并分別與解析解和實驗結(jié)果進(jìn)行對比，驗證了

3、數(shù)值波浪水池的有效性。
　　利用數(shù)值水槽研究了開口比、來流速度、迎流角度和礁高間距比對人工魚礁流場效應(yīng)及穩(wěn)定性的影響規(guī)律，得出以下結(jié)論：(1)開口比增大，流場效應(yīng)減小，抗滑移和抗傾覆系數(shù)減小，穩(wěn)定性下降。(2)流速增大，上升流體積增大，背渦流體積略有減小，抗滑移和抗傾覆系數(shù)減小，穩(wěn)定性下降。(3)迎流角由90°向45°變化時，流場效應(yīng)增大，抗滑移系數(shù)減小。(4)魚礁擺放間距增大，礁高間距比減小，整體的流場效應(yīng)增大，前后魚礁的抗滑移

4、和抗傾覆系數(shù)均減小，穩(wěn)定性下降。
　　以天津大神堂海域人工魚礁建設(shè)為背景，利用潮流數(shù)學(xué)模型對渤海灣的潮流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了人工魚礁投放區(qū)的潮流特性，選擇0.5m/s的特征速度對三種礁型的流場效應(yīng)及穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，得出車葉型魚礁的流場效應(yīng)最強(qiáng)，穩(wěn)定性最好，為人工魚礁的選型提供了依據(jù)。
　　基于數(shù)值波浪水池，對波浪作用下的人工魚礁流場特征及穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，得出了魚礁周圍的波面、流場和魚礁所受波浪力在一個波周期內(nèi)的變化規(guī)