發(fā)布時間：2020-05-12 13:06

【摘要】：近些年來,全球范圍的漁業(yè)資源在不斷衰減,人們的海洋環(huán)境保護意識也在日益增強,對海洋漁業(yè)資源的修復和保護越來越成為人們關注的焦點。各國在保護、增殖漁業(yè)資源和修復海洋生態(tài)環(huán)境的工作中,采取的一項重要措施是建設海洋牧場。在建設海洋牧場時,人工魚礁作為一種模擬自然礁石的人為構造物被投放于海底,能夠保護魚類和增值產量,同時減小海岸的侵蝕。人工魚礁投放到海底后,將會受到波浪和水流的共同作用,同時也會對周圍的流場分布產生影響。人工魚礁通過帶來的流場效應實現(xiàn)其生態(tài)功能,而保證人工魚礁生態(tài)功能長期有效的前提是確保其在波流作用下的物理穩(wěn)定性,故必須對人工魚礁的整體物理穩(wěn)定性進行計算校核,所以研究波浪作用下人工魚礁的水動力特性是十分必要的。目前國內外對人工魚礁的研究主要集中于其生態(tài)效應方面和水流作用下礁體周圍的流場分布情況,對人工魚礁在波浪作用下的水動力特性的研究還相對較少。本文利用計算流體力學軟件FLUNT進行數(shù)值模擬,基于有限體積法,采用推板造波形式,通過利用VOF方法求解波面的方式建立了模擬人工魚礁與波浪相互作用的三維數(shù)值波浪水槽。基于該數(shù)值模型研究了波浪作用下單體及組合三角型鏤空人工魚礁的受力情況,并與物理模型實驗結果進行對比,結果顯示人工魚礁受力與波浪形態(tài)吻合良好,驗證了數(shù)值模型的可行性。根據數(shù)值模擬的結果,對三角型人工魚礁周圍的流場分布進行了定性的分析；通過分析數(shù)據擬合出波浪作用下單體三角型人工魚礁的水動力系數(shù)；數(shù)值模擬結果顯示在波浪作用下人工魚礁的周圍水域產生了較強的上升流和回流,礁體內部產生了明顯的渦旋結構。研究結果為實際建設中礁體結構的設計優(yōu)化提供了科學的理論依據。本論文的主要內容包括五章：第一章簡要介紹了課題研究背景、意義及目的,詳細介紹了人工魚礁水動力特性的研究歷史、現(xiàn)狀和研究方法。第二章介紹了數(shù)值模擬的基本理論和相關數(shù)值模型,包括控制方程、數(shù)值計算方法和三維數(shù)值波浪水槽的建立,并驗證了所建立的三維數(shù)值波浪水槽造波的準確性和消波的有效性。第三章利用建立的數(shù)值波浪水槽模擬了波浪對單體三角型人工魚礁的作用,通過與物理模型實驗結果作對比,初步探究了波浪作用下單體三角型人工魚礁的水動力特性。第四章研究了組合三角型人工魚礁在波浪作用下的水動力特性。第五章對三角型人工魚礁在波浪作用下的整體物理穩(wěn)定性進行了計算校核。
【圖文】：

Ｆｉｇ．３．１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｗａｖｅ邋ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ邋ｔｅｓｔ逡逑本實驗在大連理工大學海岸和近海工程國家重點實驗室溢油水槽（長２２ｍ，寬０．８ｉｎ，逡逑深０．８ｍ）中進行，實驗水深ａ）為０．５ｍ。如圖３．１所示，該水槽左端為造波系統(tǒng)裝置，逡逑并配有計算機控制與數(shù)據采集系統(tǒng)。其它實驗設備包括浪高儀、測力傳感器、計算機和逡逑一些實驗輔助設備。實驗時，將浪高儀布置在人工魚礁模型前端足夠遠的地方，以保證逡逑不會影響魚礁周圍的流場，通過計算機對實際波浪要素進行采集。用有機玻璃桿將人工逡逑魚碟模型與固定在波浪水槽上方的測力傳感器連接，人工魚礁模型底部與水槽底面留有逡逑－１６邋－逡逑

Ｆｉｇ．４．１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｗａｖｅ邋ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ邋ｔｅｓｔ逡逑本實驗仍舊在大連理工大學海岸和近海工程國家重點實驗室溢油水槽（長２２ｍ，寬逡逑０．８ｍ，深０．８ｍ）中進行，實驗水深為０．５ｍ。如圖４．１所示，該水槽左端為造波系逡逑統(tǒng)裝置，并配有計算機控制與數(shù)據采集系統(tǒng)。其它實驗設備包括浪高儀、測力傳感器、逡逑計算機和一些實驗輔助設備。實驗時，浪高儀布置在前部人工魚礁模型前部足夠遠處，，逡逑以保證對魚礁的流場不產生影響，在距前部人工魚礁一定距離的地方布置后部人工魚逡逑礁，構成縱向組合形式，人工魚礁與水槽底面留有１．０ｃｍ的空隙，防止魚礁與底面摩擦逡逑影響實驗結果。逡逑－３１邋－逡逑
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S953.1

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 吳子岳,孫滿昌,湯威;十字型人工魚礁礁體的水動力計算[J];海洋水產研究;2003年04期

相關碩士學位論文 前1條

1 李宏偉;數(shù)值水池造波方法研究[D];哈爾濱工程大學;2009年

本文編號：2660263