隨著海洋漁業(yè)資源的衰退和海洋生態(tài)環(huán)境的破壞，人工魚礁技術(shù)得到迅速發(fā)展，成為海洋牧場建設(shè)的重要組成部分。人工魚礁是指人為在水中放置的構(gòu)造物，主要由一個或者多個自然或者人造的物體組成，其目的是用于改善水生生物棲息環(huán)境，為海洋生物提供索餌、繁殖、生長、發(fā)育的場所，達(dá)到保護(hù)、增殖漁業(yè)資源和提高漁獲物質(zhì)量的目的。人工魚礁生態(tài)效應(yīng)的發(fā)揮依托于魚礁投放后的流場效應(yīng)和物理穩(wěn)定性。因此，評價某一礁型生態(tài)效益是否良好，應(yīng)首先評價該礁型的流場效應(yīng)和物理穩(wěn)定性，即人工魚礁的水動力性能。我國人工魚礁研究起步較晚，對人工魚礁水動力性能的研究也較為單一，很少有學(xué)者會系統(tǒng)的分析某一礁型的流場效應(yīng)和物理穩(wěn)定性。首先，本文以4種不同形狀的人工魚礁模型為研究對象，借助大型計算流體動力學(xué)軟件Fluent，以三維湍流模型數(shù)值分析為主，分析了4種礁型單體、某一雙體組合間距下魚礁模型周圍的流場變化。同時采用粒子圖像測速（PIV）技術(shù)，對4種礁型單體、組合魚礁周圍的流場進(jìn)行了模型試驗研究。比較模型試驗實測結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)流場指標(biāo)的計算值與測量值基本吻合，誤差均控制在20%以內(nèi)，因此，采用數(shù)值模擬方法分析魚礁流場分布是可行的。... 

【文章來源】：中國海洋大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：177 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 前言
    1.1 引言
    1.2 人工魚礁水動力學(xué)研究進(jìn)展
        1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 計算流體動力學(xué)的發(fā)展
    1.3 本文的研究思路和內(nèi)容
2 基本理論與數(shù)值模型
    2.1 流體動力學(xué)控制方程
    2.2 湍流的數(shù)值模擬方法
        2.2.1 直接數(shù)值模擬（DNS）簡介
        2.2.2 大渦模擬（LES）簡介
        2.2.3 雷諾時均法（RANS）簡介
    2.3 湍流模型
        2.3.1 Reynolds 應(yīng)力模型（RSM）
        2.3.2 渦粘模型
    2.4 在近壁區(qū)使用 k-ε模型的問題及對策
        2.4.1 壁面函數(shù)法（Wall Function）
        2.4.2 低 Re 數(shù) k-ε模型
    2.5 控制方程的離散
    2.6 網(wǎng)格的生成
        2.6.1 網(wǎng)格類型
        2.6.2 網(wǎng)格獨立性（grid independency）檢驗
    2.7 基于 SIMPLE 算法的流場數(shù)值計算
    2.8 邊界條件的應(yīng)用
3 人工魚礁流場效應(yīng)、物理穩(wěn)定性的評價指標(biāo)
    3.1 礁體模型的制作
    3.2 試驗裝置
        3.2.1 PIV 系統(tǒng)
        3.2.2 阻力測定系統(tǒng)
        3.2.3 最大靜摩擦力系數(shù)測定系統(tǒng)
    3.3 流場效應(yīng)評價指標(biāo)
    3.4 礁體穩(wěn)定性校核指標(biāo)
        3.4.1 礁體抗滑移安全性校核
        3.4.2 礁體抗傾覆安全性校核
    3.5 礁體穩(wěn)定性觀察研究
    3.6 小結(jié)
4 圓管型人工魚礁流場效應(yīng)與物理穩(wěn)定性研究
    4.1 引言
    4.2 圓管型人工魚礁的流場效應(yīng)
        4.2.1 試驗工況
        4.2.2 試驗方法
        4.2.3 試驗驗證
        4.2.4 布設(shè)間距對雙體礁周圍流場分布的影響
        4.2.5 疊放個數(shù)對單體礁周圍流場分布的影響
        4.2.6 小結(jié)
    4.3 物理穩(wěn)定性性研究
        4.3.1 試驗方法及試驗工況
        4.3.2 礁體受力的核算
        4.3.3 礁體穩(wěn)定性校核
        4.3.4 礁體穩(wěn)定性觀察
        4.3.5 小結(jié)
    4.4 本章小結(jié)
5 等邊三角型人工魚礁的流場效應(yīng)與物理穩(wěn)定性研究
    5.1 等邊三角型礁體的結(jié)構(gòu)設(shè)計及試驗?zāi)Ｐ偷闹谱?br>        5.1.1 礁體結(jié)構(gòu)的設(shè)計
        5.1.2 礁體模型的制作
    5.2 等邊三角型人工魚礁的流場效應(yīng)
        5.2.1 試驗工況
        5.2.2 試驗方法
        5.2.3 試驗驗證
        5.2.4 布設(shè)間距對雙體礁周圍流場分布的影響
        5.2.5 礁體尺寸對單體礁周圍流場分布的影響
        5.2.6 小結(jié)
    5.3 等邊三角型礁物理穩(wěn)定性研究
        5.3.1 試驗方法及試驗工況
        5.3.2 礁體受力的核算
        5.3.3 礁體穩(wěn)定性校核
        5.3.4 礁體穩(wěn)定性觀察
        5.3.5 小結(jié)
    5.4 本章小節(jié)
6 鏤空方型人工魚礁的流場效應(yīng)與物理穩(wěn)定性研究
    6.1 鏤空方型人工魚礁的礁體結(jié)構(gòu)及模型制作
    6.2 鏤空方型人工魚礁的流場效應(yīng)
        6.2.1 試驗工況
        6.2.2 試驗方法
        6.2.3 試驗驗證
        6.2.4 擺放方式對礁體周圍流場分布的影響
        6.2.5 布設(shè)間距對雙體礁周圍流場分布的影響
        6.2.6 礁體尺寸對單體礁周圍流場分布的影響
    6.3 鏤空方型礁體的穩(wěn)定性研究
        6.3.1 礁體作用力的計算公式
        6.3.2 礁體安全性校核
        6.3.3 小結(jié)
    6.4 本章小結(jié)
7 中空立方體人工魚礁物理穩(wěn)定性研究
    7.1 引言
    7.2 中空立方體人工魚礁物理穩(wěn)定性研究
        7.2.1 試驗方法及試驗工況
        7.2.2 礁體受力的核算
        7.2.3 礁體穩(wěn)定性校核
        7.2.4 礁體穩(wěn)定性觀察
        7.2.5 小結(jié)
    7.3 本章小結(jié)
8 渤海生態(tài)修復(fù)北戴河示范區(qū)規(guī)劃
    8.1 引言
    8.2 項目概述
        8.2.1 項目背景
        8.2.2 項目建設(shè)海域
    8.3 人工魚礁區(qū)的礁體布局
        8.3.1 魚礁單體的選擇
        8.3.2 單位魚礁的配置
        8.3.3 魚礁區(qū)的建礁規(guī)模和總體布局
    8.4 預(yù)期效益
    8.5 本章小結(jié)
9 總結(jié)與展望
    9.1 總結(jié)
    9.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3427484