人工鱼礁流场效应数值模拟研究
发布时间：2021-04-06 13:43
人工鱼礁具有饵料和集鱼效应,可以有效的缓解近海海洋渔业资源逐渐枯竭的现状。人工鱼礁的饵料和集鱼效应主要通过鱼礁产生的流场效应和生态效应实现,目前对人工鱼礁的研究主要集中于单礁体和双鱼礁组合的鱼礁周围流场效应特征分布,以及鱼礁的不同材料结构特性对鱼礁流场效应的响应,关于多鱼礁组合的鱼礁周围流场效应和鱼礁水动力学特性研究较少,多鱼礁组合在不同礁体间距产生的上升流特性和背涡流特性的分析研究仍然没有得到很好的分析解释。通过计算流体动力学技术（CFD）,分别模拟了非定常流作用下的箱型、梯形台、三棱体多孔空心单体鱼礁及组合鱼礁,3种人工鱼礁模型的透空率都为20%,6种工况分别为0.1、0.2、0.3、0.4、0.6和0.8m/s。箱型、梯形台和三棱体人工鱼礁模型分别采用30°、45°和90°（0°）3种迎流角度进行布设;鱼礁组合采用九礁组合排列方式,3中礁体布设工况,九礁组合中的鱼礁礁体间距分别为0.5L、1.0L和1.5L（L为礁体长度）。模拟计算结果表明:水流遇到礁体迎流面抬升形成上升流,上升流的产生促进了鱼礁区上下层海水的水体交换,加强了营养盐的输运作用,提高了鱼礁区海域的初级生产力。同种模...
【文章来源】：广东海洋大学广东省
【文章页数】：47 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三维湍流模型及相应的数值模拟方法
10图 2 网格生成和分类Fig.2 Establishment and classification of gridding计算域采用全局控制，构建外计算域网格部分，网格精度为 0.3×0.3，通过Quadree/Octree 方法构建。由于鱼礁固壁面迎流时与来流发生流固耦合作用产生的流态效应的需要，对鱼礁模型和周围计算域进行网格加密；鱼礁固壁面网格构建采用0.1×0.1 网格精度，鱼礁模型内部区域采用 0.1×0.1，鱼礁固壁面向外延伸到模型周围计算域部分，通过密度盒进行网格加密。2.5 模型求解计算算法采用分离式算法，动量方程中，压力以梯度形式出现，通过压力修正法对压力场进行求解，而迭代法是压力修正算法的实质内容。SIMPLE 算法在较强的压力与流速耦合流动中迭代收敛速度较慢，而 SIMPLEC 算法则具有较快的迭代收敛速度，两种
缓流区和背涡区。刘彦等的实验研究基于二维人工鱼礁流场进行分析，得和 y 平面方向的流畅分布特征规律，没有很好的反应实际的人工鱼礁三的特征规律。而由于海底地形的复杂性，尤其是近岸海底地形更具复杂多行人工鱼礁实际布设时，往往采用多角度进行布置以适应近岸海底地形的。因此，为了满足和适应近岸海底地形的实际工况，较大限度发挥人工鱼应，实验中对多孔空心箱型鱼礁、梯形台鱼礁和三棱体人工鱼礁模型采放角度，一种是将人工鱼礁（迎流面）采用 90°（0°）放置，一种是采用种是采用 45°布放角度；人工鱼礁模型是透空的，来流可以通过礁体固空部分进入礁体内部和穿过礁体，固壁面则会对来流起到流速衰减作用，度下的礁体固壁面迎流面积大小是不一样的，较大面积的固壁面对来流的用较显著，较小面积的固壁面对来流的流速衰减作用较小。实验中对人工用 90°（0°）、45°和 30°3 种布放角度，分析 3 种布放角度下的人工应分布特征和规律，对 3 种布放角度下的 3 种人工鱼礁模型产生的流场效对比分析，得到 3 种人工鱼礁模型单体不同的特征规律，以适应鱼礁投放的复杂多变性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]金字塔型人工鱼礁绕流的三维CFD模拟研究[J]. 何文荣,黄远东,黄黎明,邓济通. 水资源与水工程学报. 2013(05)
[2]Particle image velocimetry and numerical simulations of the hydrodynamic characteristics of an artificial reef[J]. 姜昭阳,梁振林,刘扬,唐衍力,黄六一. Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2013(05)
[3]基于流场数值仿真的人工鱼礁组合优化研究[J]. 林军,章守宇,叶灵娜. 水产学报. 2013(07)
[4]布设间距对三棱柱形人工鱼礁绕流影响的数值模拟[J]. 邓济通,黄远东,姜剑伟,龙催. 水资源与水工程学报. 2013(02)
[5]三棱柱型人工鱼礁绕流流场的CFD分析[J]. 黄远东,龙催,邓济通. 水资源与水工程学报. 2013(01)
[6]方型人工鱼礁周围水流运动的数值模拟研究[J]. 黄远东,姜剑伟,赵树夫. 水资源与水工程学报. 2012(03)
[7]水流作用下星体型人工鱼礁二维流场PIV试验研究[J]. 刘彦,关长涛,赵云鹏,崔勇,董国海. 水动力学研究与进展A辑. 2010(06)
[8]方形人工鱼礁通透性及其对礁体周围流场影响的数值实验[J]. 李珺,林军,章守宇. 上海海洋大学学报. 2010(06)
[9]Numerical simulation and experimental study of the hydrodynamics of a modeled reef located within a current[J]. 姜昭阳,梁振林,唐衍力,黄六一,于定勇,姜曼松. Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2010(02)
[10]复合M型人工鱼礁粒子图像测速二维流场试验研究[J]. 关长涛,刘彦,赵云鹏,崔勇,李娇. 渔业现代化. 2010(01)
硕士论文
[1]章鱼增殖礁的试验研究[D]. 房元勇.中国海洋大学 2009
[2]建筑物表面风荷载的数值模拟研究[D]. 彪仿俊.浙江大学 2005
本文编号：3121541
【文章来源】：广东海洋大学广东省
【文章页数】：47 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三维湍流模型及相应的数值模拟方法
10图 2 网格生成和分类Fig.2 Establishment and classification of gridding计算域采用全局控制，构建外计算域网格部分，网格精度为 0.3×0.3，通过Quadree/Octree 方法构建。由于鱼礁固壁面迎流时与来流发生流固耦合作用产生的流态效应的需要，对鱼礁模型和周围计算域进行网格加密；鱼礁固壁面网格构建采用0.1×0.1 网格精度，鱼礁模型内部区域采用 0.1×0.1，鱼礁固壁面向外延伸到模型周围计算域部分，通过密度盒进行网格加密。2.5 模型求解计算算法采用分离式算法，动量方程中，压力以梯度形式出现，通过压力修正法对压力场进行求解，而迭代法是压力修正算法的实质内容。SIMPLE 算法在较强的压力与流速耦合流动中迭代收敛速度较慢，而 SIMPLEC 算法则具有较快的迭代收敛速度，两种
缓流区和背涡区。刘彦等的实验研究基于二维人工鱼礁流场进行分析，得和 y 平面方向的流畅分布特征规律，没有很好的反应实际的人工鱼礁三的特征规律。而由于海底地形的复杂性，尤其是近岸海底地形更具复杂多行人工鱼礁实际布设时，往往采用多角度进行布置以适应近岸海底地形的。因此，为了满足和适应近岸海底地形的实际工况，较大限度发挥人工鱼应，实验中对多孔空心箱型鱼礁、梯形台鱼礁和三棱体人工鱼礁模型采放角度，一种是将人工鱼礁（迎流面）采用 90°（0°）放置，一种是采用种是采用 45°布放角度；人工鱼礁模型是透空的，来流可以通过礁体固空部分进入礁体内部和穿过礁体，固壁面则会对来流起到流速衰减作用，度下的礁体固壁面迎流面积大小是不一样的，较大面积的固壁面对来流的用较显著，较小面积的固壁面对来流的流速衰减作用较小。实验中对人工用 90°（0°）、45°和 30°3 种布放角度，分析 3 种布放角度下的人工应分布特征和规律，对 3 种布放角度下的 3 种人工鱼礁模型产生的流场效对比分析，得到 3 种人工鱼礁模型单体不同的特征规律，以适应鱼礁投放的复杂多变性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]金字塔型人工鱼礁绕流的三维CFD模拟研究[J]. 何文荣,黄远东,黄黎明,邓济通. 水资源与水工程学报. 2013(05)
[2]Particle image velocimetry and numerical simulations of the hydrodynamic characteristics of an artificial reef[J]. 姜昭阳,梁振林,刘扬,唐衍力,黄六一. Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2013(05)
[3]基于流场数值仿真的人工鱼礁组合优化研究[J]. 林军,章守宇,叶灵娜. 水产学报. 2013(07)
[4]布设间距对三棱柱形人工鱼礁绕流影响的数值模拟[J]. 邓济通,黄远东,姜剑伟,龙催. 水资源与水工程学报. 2013(02)
[5]三棱柱型人工鱼礁绕流流场的CFD分析[J]. 黄远东,龙催,邓济通. 水资源与水工程学报. 2013(01)
[6]方型人工鱼礁周围水流运动的数值模拟研究[J]. 黄远东,姜剑伟,赵树夫. 水资源与水工程学报. 2012(03)
[7]水流作用下星体型人工鱼礁二维流场PIV试验研究[J]. 刘彦,关长涛,赵云鹏,崔勇,董国海. 水动力学研究与进展A辑. 2010(06)
[8]方形人工鱼礁通透性及其对礁体周围流场影响的数值实验[J]. 李珺,林军,章守宇. 上海海洋大学学报. 2010(06)
[9]Numerical simulation and experimental study of the hydrodynamics of a modeled reef located within a current[J]. 姜昭阳,梁振林,唐衍力,黄六一,于定勇,姜曼松. Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2010(02)
[10]复合M型人工鱼礁粒子图像测速二维流场试验研究[J]. 关长涛,刘彦,赵云鹏,崔勇,李娇. 渔业现代化. 2010(01)
硕士论文
[1]章鱼增殖礁的试验研究[D]. 房元勇.中国海洋大学 2009
[2]建筑物表面风荷载的数值模拟研究[D]. 彪仿俊.浙江大学 2005
本文编号：3121541
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