本文關(guān)鍵詞：圓臺(tái)型人工魚礁流場(chǎng)效應(yīng)的數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近十多年來,以人工魚礁建設(shè)、增殖放流等為主要內(nèi)容的海洋牧場(chǎng)建設(shè)已成為我國(guó)近海漁業(yè)資源修復(fù)與保護(hù)的重要手段,并取得了顯著成效。人工魚礁建設(shè)是通過在適宜的海域投放人工構(gòu)造物,改善局部水域的流場(chǎng)環(huán)境、生物環(huán)境和魚類棲息環(huán)境,促進(jìn)海域漁業(yè)生態(tài)環(huán)境的修復(fù),從而達(dá)到增殖漁業(yè)資源的目的。其中,人工魚礁流場(chǎng)效應(yīng)是人工魚礁生態(tài)效應(yīng)的基礎(chǔ),人工魚礁投放后的流場(chǎng)效應(yīng)須有利于促進(jìn)水域餌料生物的富集和魚類的集聚。人工魚礁流場(chǎng)效應(yīng)與礁體結(jié)構(gòu)形狀及其配置方式、投放水域的地形與本底流場(chǎng)等因素有關(guān),因此掌握和了解人工魚礁的水動(dòng)力學(xué)特性,對(duì)魚礁礁型的選擇及礁體的優(yōu)化配置具有重要意義。本文運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)理論,借助軟件Fluent,對(duì)圓臺(tái)型人工魚礁的流場(chǎng)效應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,通過對(duì)魚礁所產(chǎn)生的上升流、背渦流及流動(dòng)分離、漩渦發(fā)展演化等的分析與討論,提出了圓臺(tái)型人工魚礁優(yōu)化設(shè)計(jì)方案及其結(jié)構(gòu)參數(shù)。1、隨著魚礁迎流面坡度的增大,魚礁上升流最大速度與來流速度比呈先增大后減小的趨勢(shì)；上升流平均速度與來流速度比基本穩(wěn)定在0.14到0.18之間,未有較大波動(dòng)；上升流最大高度與魚礁高度比,先減小后增大；礁體迎流面坡度在200%-400%范圍內(nèi),礁體的上升流流態(tài)效果最佳。2、通過礁體高度、坡度、礁體開口等因素對(duì)魚礁流場(chǎng)效應(yīng)影響的系列數(shù)值模擬,提出了圓臺(tái)型人工魚礁的優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)：礁體高度2.4m,礁體坡度320%,礁體表面最佳開口寬度0.1m,上表面直徑1.5m,下表面直徑3m。3、兩個(gè)圓臺(tái)型人工魚礁縱向排列配置時(shí),礁體之間的最佳縱向布設(shè)間距為1-1.5倍礁體底面直徑。其最大上升流高度隨著礁體布設(shè)間距的增加,呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),且最大上升流高度均大于單體礁,但最大上升流流速均小于單體礁；圓臺(tái)型人工魚礁內(nèi)部及背渦區(qū)流態(tài)復(fù)雜,形成了多種漩渦,加劇了水層混合,其背渦區(qū)流態(tài)的絮亂程度滿足要求,所產(chǎn)生的漩渦大小不隨來流速度的改變而改變。4、水槽實(shí)驗(yàn)初步驗(yàn)證結(jié)果表明,80%以上測(cè)點(diǎn)的測(cè)量值與計(jì)算值誤差在20%以內(nèi),說明數(shù)值模擬方法具有一定的可行性。
【關(guān)鍵詞】：圓臺(tái)型人工魚礁 流場(chǎng)效應(yīng) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S953.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 前言11-17
• 1.1 引言11-13
• 1.2 人工魚礁水動(dòng)力學(xué)的研究進(jìn)展13-15
• 1.3 計(jì)算流體力學(xué)15-16
• 1.4 研究方法與內(nèi)容16-17
• 1.4.1 研究方法16
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容16-17
• 2 計(jì)算流體力學(xué)基本理論17-26
• 2.1 基本方程17-18
• 2.2 湍流的數(shù)值模擬方法18-20
• 2.2.1 直接數(shù)值模擬(Direct Numerical Simulation,DNS)19
• 2.2.2 非直接數(shù)值模擬19-20
• 2.2.2.1 大渦模擬(Large Eddy Simulation,LES)19
• 2.2.2.2 雷諾時(shí)均方法(Reynolds-Averaged Navier-Stokes,RANS)19-20
• 2.3 湍流模型20-23
• 2.3.1 雷諾應(yīng)力模型(RSM)20-21
• 2.3.2 渦粘模型(EVM)21-23
• 2.4 控制方程離散23-24
• 2.5 網(wǎng)格生成24-25
• 2.6 流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算方法25-26
• 3 人工魚礁迎流面坡度對(duì)流場(chǎng)效應(yīng)的影響26-34
• 3.1 實(shí)物礁體設(shè)計(jì)26-27
• 3.2 數(shù)值計(jì)算27-28
• 3.3 結(jié)果與分析28-33
• 3.4 小結(jié)33-34
• 4. 圓臺(tái)型人工魚礁結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究34-56
• 4.0 礁體結(jié)構(gòu)34-35
• 4.1 計(jì)算域35-36
• 4.2 結(jié)果與分析36-39
• 4.3 開口寬度對(duì)圓臺(tái)型人工魚礁流場(chǎng)效應(yīng)的影響39-47
• 4.3.1 實(shí)物礁體39-40
• 4.3.2 結(jié)果與分析40-47
• 4.4 幾種常見礁型魚礁主要流場(chǎng)效應(yīng)特性的比較47-51
• 4.4.1 上升流特性47-50
• 4.4.2 背渦流特性50-51
• 4.5 礁體布設(shè)間距對(duì)其流場(chǎng)效應(yīng)的影響51-54
• 4.5.1 計(jì)算域51-52
• 4.5.2 結(jié)果與比較52-54
• 4.6 小結(jié)54-56
• 5 圓臺(tái)型人工魚礁流場(chǎng)效應(yīng)的水槽實(shí)驗(yàn)56-59
• 5.1 實(shí)驗(yàn)魚礁模型56
• 5.2 測(cè)量方法與設(shè)備56-57
• 5.3 結(jié)果分析與驗(yàn)證57-59
• 6. 總結(jié)展望59-61
• 6.1 結(jié)論59-60
• 6.2 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-68
• 致謝68-70
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷70

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本文編號(hào)：316736